《数字电路》教学大纲.docx
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《数字电路》教学大纲
一、总则
1．本课程的教学目的和要求：
本课程是我院计算机科学与技术专业的一门专业基础课程。
通过本课程的学习，使学生熟悉数字电路的基础理论知识，理解基本数字逻辑电路的工作原理，掌握数字逻辑电路的基本分析和设计方法，具有应用数字逻辑电路，初步解决数字逻辑问题的能力，为以后学习计算机组成原理、微机原理、单片机原理等后续课程的学习以及从事数字电子技术领域的工作打下扎实的基础。
2．本课程的主要内容：
逻辑代数的公式、定理，逻辑函数的化简方法。
半导体二极管、三极管、MOS管的开关特性。
CMOS、TTL集成逻辑门。
组合电路的基本分析和设计方法。
加法器、比较器、编码器和译码器、数据选择器和分配器，只读存储器。
基本、同步、主从、边沿触发器，时钟触发器功能分类及转换。
时序电路的基本分析和设计方法。
计数器、寄存器、读/写存储器、顺序脉冲发生器。
多谐振荡器、施密特触发器。
数模、模数转换器。
3．教学重点与难点：
教学重点是：
逻辑代数的基本概念、公式、定理，逻辑函数的化简方法。
各种门电路的逻辑功能，两种集成逻辑门的电气特性。
各类触发器的逻辑功能及触发方式。
组合、时序电路的分析、设计方法。
常用典型组合、时序电路的功能、特点和应用。
典型中、大规模集成电路器件的功能和应用。
多谐、施密特、单稳的特点、功能、参数及应用。
数模、模数转换器的典型电路原理、输出量与输入量间的定量关系，特点、参数。
教学难点：
逻辑代数的公式、定理的正确应用，逻辑函数化简的准确性。
集成逻辑门的电气特性。
组合、时序电路的设计。
触发器的触发方式以及脉冲产生，整形电路、数模、模数转换电路的工作原理。
4．本课程的知识范围及与相关课程的关系
本课程是计算机科学与技术专业的硬件基础课程，其先修课为高等数学、普通物理、电路基础、模拟电路，后读课程为计算机组成原理、微机原理、单片机原理、计算机接口技术、计算机网络技术等。
5．教材的选用：
数字电子技术基础简明教程（第二版）
清华大学电子学教研组编
余孟尝主编
高等教育出版社1999年10月第2版
二、课程内容及学时分配：
第一章逻辑代数基础
1．教学内容：
概述
逻辑代数、数制及其转换、BCD码。
1.1基本概念、公式和定理
1.2逻辑函数的化简方法
1.3逻辑函数的表示方法及其相互之间的转换
2．教学目的及要求：
逻辑代数是分析和设计数字电路的数学工具，本章主要介绍逻辑代数的公式、定理及逻辑函数的化简方法。
要求掌握常用数制及其转换，基本和常用逻辑运算，逻辑代数的公式、定理，逻辑函数的公式、图形化简法，逻辑函数的五种表示方法及相互之间的转换。
3.教学重点：
逻辑代数的公式、定理、逻辑函数的的公式、图形化简法。
4.教学难点：
公式、定理、规则的正确应用，逻辑函数化简的准确性。
5．本章教学时间分配及进度安排：
本章共10学时。
进度安排：
概述（绪论、数制）1.5学时，1.1节2学时，1.2节5学时，1.3节1学时，习题课0.5学时。
6.主要教学环节的组织
课堂讲授、习题课、课堂讨论、批改作业、课外辅导相结合。
第二章门电路
1.教学内容：
概述
门电路，逻辑变量与两状态开关，高、低电平与正、负逻辑，分立元件门电路和集成门电路等概念。
2.1半导体二极管、三极管和MOS管的开关特性
2.2分立元件门电路
2.3CMOS集成门电路
2.4TTL集成门电路
2.教学目的及要求：
集成逻辑门是构成数字逻辑电路的基本单元。
本章主要介绍CMOS和TTL集成逻辑门的逻辑功能和电气特性。
要求掌握高、低电平与正、负逻辑的概念，二极管、三极管、MOS管的开关特性，熟悉二极管与门和或门，三极管非门的电路结构及工作原理；熟悉CMOS和TTL反相器的电路结构工作原理，掌握其电气特性和功能。
掌握与门、或门、非门、与非门、或非门、与或非门、异或门、三态门、OD门、OC门、CMOS传输门的逻辑符号、逻辑功能。
熟悉各种门电路的特点使用方法。
3.教学重点：
CMOS和TTL集成门电路，重点是外部特性，即逻辑功能和电气特性。
4．教学难点；
CMOS和TTL集成门电路的电气特性。
5．本章教学时间分配及进度安排：
本章共12学时。
进度安排：
2.1节2，2.2节0.5，2.3节4.5，2.4节4.5，习题课0.5。
6．主要教学环节的组织
课堂讲授、习题课、课堂讨论、批改作业、课外辅导、实验相结合，并逐步采用CAI、网络教学、EDA技术等先进教学手段。
第三章 组合逻辑电路
1.教学内容：
概述
组合电路的特点，功能表示方法及分类
3.1组合电路的基本分析方法和设计方法
3.2加法器和数值比较器
3.3编码器和译码器
3.4数据选择器和分配器
3.5用中规模集成电路实现组合逻辑函数
3.6只读存储器（ROM）
3.7组合电路中的竞争冒险
2.教学目的及要求：
本章主要介绍组合逻辑电路的分析和设计方法以及常用典型组合电路的功能、应用。
要求：
掌握组合电路的特点、基本分析和设计方法，掌握加法器、比较器、编码器和译码器、数据选择器和分配器、只读存储器等常用组合电路的功能、应用及实现方法。
熟悉典型中规模集成组合逻辑器件的功能、应用及用中规模集成器件实现组合逻辑函数的方法。
了解组合电路中的竞争冒险。
3.教学重点：
组合电路的分析和设计方法，常用中规模集成器件的功能和应用。
4.教学难点：
组合电路的设计
5.本章教学时间分配及进度安排：
本章共15学时。
进度安排：
概述、3.1节2.5，3.2节2，3.3节4.5，3.4节1.5，3.5节1，3.6节2，3.7节0.5，习题课1。
6．主要教学环节的组织
同第二章6
第四章触发器
1.教学内容：
概述
对触发器的基本要求，触发器的现态、次态，触发器的分类。
4.1基本触发器
4.2同步触发器
4.3主从触发器
4.4边沿触发器
4.5时钟触发器的功能分类及转换
4.6触发器逻辑功能表示方法及转换
4.7触发器的电气特性
2.教学目的及要求：
本章主要介绍各类触发器的辑功能及触发方式，它是构成时序电路的基本单元。
要求：
熟悉RS，JK，D，T触发器的电路结构，工作原理，掌握RS，JK，D，T触发器的逻辑符号，逻辑功能表示方法，触发方式及触发器间的相互转换。
了解触发器的电气特性，熟悉常用集成触发器的特点和应用。
3.教学重点：
各类触发器的逻辑功能及触发方式。
4.教学难点：
触发器的触发方式
5.本章教学时间分配及进度安排：
本章共11学时。
进度安排：
概述、4.1节2，4.2节1.5，4.3节1，4.4节1，4.5节2，4.6节2，4.7节0.5，习题课1。
6.主要教学环节的组织
同第二章6
第五章 时序逻辑电路
1.教学内容：
概述
时序电路的特点，功能表示方法，分类
5.1时序电路的基本分析和设计方法
5.2计数器
5.3寄存器和读/写存储器
5.4顺序脉冲发生器、三态逻辑和微型计算机总线接口
5.5可编程时序逻辑电路
2.教学目的及要求：
本章主要介绍时序电路的分析和设计方法以及计数器、寄存器等常用典型时序电路的功能及应用。
要求：
掌握时序电路的特点、分类、功能描述方法，时序电路的基本分析和设计方法。
熟悉计数器、寄存器、RAM、顺序脉冲发生器的功能，应用。
掌握同步、异步计数器的工作原理，常用中规模集成计数器的功能、应用以及用中规模集成计数器构成N进制计数器的方法。
了解三态逻辑和微机总线接口，可编程计数器，可编程逻辑器件（PLD）的基本结构及分类，PLA、PAL、GAL的基本原理、特点及应用。
3.教学重点：
时序电路的分析和设计方法。
计数器、寄存器的功能、分类、常用中规模集成计数器的功能、应用。
4.教学难点：
时序逻辑电路的设计方法。
5.本章教学时间分配及进度安排：
本章共16学时。
进度安排：
概述、5.1节4，5.2节6，5.3节3，5.4节1，5.5节1，习题课1。
6.主要教学环节的组织
同第二章6
第六章 脉冲的产生、整形电路
1.教学内容：
概述
矩形脉冲的基本特点，555定时器电路及功能
6.1多谐振荡器
6.2施密特触发器
6.3单稳态触发器
2.教学目的及要求：
本章主要介绍555定时器电路及多谐振荡器、施密特触发器和单稳态触发器等脉冲产生和整形电路的原理、功能、特点和应用。
要求：
掌握555定时器，多谐、施密特、单稳的电路结构，工作原理，功能、特点和应用。
3.教学重点：
多谐振荡器，施密特触发器，单稳态触发器的功能与应用
4.教学难点：
多谐、施密特、单稳的工作原理。
5.本章教学时间分配及进度安排：
本章共4学时。
进度安排：
概述、6.1节2，6.2节1，6.3节1。
6.主要教学环节的组织
同第二章6
第七章数模、模数转换电路
1.教学内容
概述
7.1D/A转换器
7.2A/D转换器
2.教学目的及要求：
本章主要介绍D/A转换器，A/D转换器的基本原理，几种典型D/A，A/D转换器电路。
要求熟悉D/A，A/D转换器的基本原理及倒T型电阻网络D/A转换器，逐次渐近型、双积分型和并联比较型A/D转换器的基本工作原理，输出量和输入量间的定量关系，主要特点及参数。
3.教学重点：
典型D/A，A/D转换器电路基本工作原理，输出量与输入量之间的定量关系、特点及参数。
4.教学难点：
典型D/A，A/D转换器的基本工作原理。
5.本章教学时间分配及进度安排：
本章共4学时，概述，7.1节2学时，7.2节2学时。
6.主要教学环节的组织：
同第二章6。
第八章
三、教学参考书
1.脉冲与数字电路（第二版）顾德仁等原编，万栋义编
北京：
高等教育出版社，1986年。
2.数字电子技术基础（第三版）清华大学电子学教研组编，闫石主编
北京：
高等教育出版社，1989年。
3.电子技术基础（数字部分）（第三版）
华中工学院电子学教研室编，康华光主编
北京：
高等教育出版社，1988年。
4.在系统编程技术及其应用
黄正瑾编
南京：
东南大学出版社，1997年。
《数字电子技术》教学大纲
一、总则
1．本课程的教学目的和要求：
本课程是我院信息系4个专业的专业基础课程。
通过本课程的学习，使学生熟悉数字电路的基础理论知识，理解基本数字电路的工作原理，掌握数字电路的基本分析和设计方法，具有应用数字电子技术、初步解决数字逻辑问题的能力，为以后计算机等相关后续课程的学习以及从事数字电子技术领域的工作打下扎实的基础。
2．本课程的主要内容：
数字电子技术特点、数制与编码。
逻辑代数的公式、定理，逻辑函数的化简方法。
半导体二极管、三极管、MOS管的开关特性。
TTL、CMOS集成逻辑门的组成和工作原理。
组合逻辑电路的分析和设计方法。
加法器、比较器、编码器和译码器、数据选择器和分配器，只读存储器。
基本、同步、主从、边沿触发器，时钟触发器功能分类及转换。
时序电路的基本分析和设计方法。
计数器、寄存器、读/写存储器、顺序脉冲发生器。
半导体存储器。
数模、模数转换器。
3．教学重点与难点：
教学重点：
逻辑代数的基本概念、公式、定理，逻辑函数的化简方法；各种门电路的逻辑功能，两种集成逻辑门的电气特性；各类触发器的逻辑功能及触发方式；组合、时序电路的分析、设计方法；常用典型组合、时序电路的功能、特点和应用；典型中、大规模集成电路器件的功能和应用；半导体存储器的应用；数模、模数转换器的典型电路原理、输出量与输入量间的定量关系，特点、参数。
教学难点：
逻辑代数的公式、定理的掌握与应用，逻辑函数的化简；组合、时序电路的设计；触发器的触发方式以及数模、模数转换电路的工作原理。
4．本课程的知识范围及与相关课程的关系
本课程是计算机科学与技术专业的硬件基础课程，其先修课为高等数学、普通物理、电路基础、模拟电路，后读课程为计算机组成原理、微机原理、单片机原理、计算机接口技术、计算机网络技术等。
5．教材的选用：
数字电子技术基础（第四版）
清华大学电子学教研组编，闫石主编
高等教育出版社1998年11月第4版
二、课程内容及学时分配：
第一章 逻辑代数基础
1.教学内容：
1.1数字电路概述
1.2数制与编码
1.3逻辑代数基础
1.4逻辑函数的化简
1.5逻辑函数的表示方法及其相互转换
2．教学目的及要求：
本章主要介绍分析数字电路逻辑功能的数学方法。
主要介绍数制与编码、逻辑代数的公式、定理及逻辑函数的化简方法。
要求掌握常用数制及其转换，基本和常用逻辑运算，逻辑代数的公式、定理，逻辑函数的公式、图形化简法，逻辑函数的五种表示方法及相互之间的转换。
3.教学重点：
逻辑代数的公式、定理、逻辑函数的的公式、图形化简法。
4.教学难点：
公式、定理、规则的正确应用，逻辑函数化简的准确性。
5．本章教学时间分配及进度安排：
本章共14学时。
进度安排：
数字电路概述1学时，数制与编码3学时，逻辑代数基础4学时，逻辑函数的化简2学时，逻辑函数的表示方法及其相互转换2学时，习题课2学时。
6.主要教学环节的组织
课堂讲授、课堂讨论、习题课、批改作业、课外辅导相结合。
第二章 门电路
1.教学内容：
概述
门电路，逻辑变量与两状态开关，高、低电平与正、负逻辑，分立元件门电路和集成门电路等概念。
2.1半导体器件的开关特性
2.2分立元件门电路
2.3TTL集成门电路
2.4CMOS集成门电路
2.教学目的及要求：
逻辑门是构成数字逻辑电路的基本单元。
本章主要介绍TTL和CMOS集成逻辑门的组成、工作原理和逻辑功能。
要求掌握高、低电平与正、负逻辑的概念，二极管、三极管、MOS管的开关特性，熟悉二极管与门和或门，三极管非门的电路结构及工作原理；熟悉TTL和CMOS反相器的电路结构工作原理，掌握其电气特性和功能。
掌握与门、或门、非门、与非门、或非门、与或非门、异或门、三态门、OD门、OC门、CMOS传输门的逻辑符号、逻辑功能。
熟悉各种门电路的特点使用方法。
3.教学重点：
TTL和CMOS集成门电路，重点是外部特性，即逻辑功能和电气特性。
4．教学难点；
TTL和CMOS集成门电路的电气特性。
5．本章教学时间分配及进度安排：
本章共12学时。
进度安排：
2.1节2学时，2.2节1学时，2.3节4学时，2.4节4学时，习题课1学时。
6．主要教学环节的组织
课堂讲授、课堂讨论、习题课、批改作业、课外辅导、实验相结合。
第三章组合逻辑电路
1.教学内容：
3.1组合电路的分析方法和设计方法
3.2组合电路中的竞争冒险
3.3加法器
3.4数值比较器
3.5编码器和译码器
3.6数据选择器和分配器
3.7用中规模集成电路实现组合逻辑函数
2.教学目的及要求：
本章主要介绍组合逻辑电路的分析和设计方法以及常用典型组合电路的功能、应用。
要求掌握组合电路的特点、分析和设计方法，掌握加法器、比较器、编码器和译码器、数据选择器和分配器等常用组合电路的功能、应用及实现方法。
熟悉典型中规模集成组合逻辑器件的功能、应用及用中规模集成器件实现组合逻辑函数的方法。
了解组合电路中的竞争冒险。
3.教学重点：
组合电路的分析和设计方法，常用中规模集成器件的功能和应用。
4.教学难点：
组合电路的设计问题。
5.本章教学时间分配及进度安排：
本章共16学时。
进度安排：
概述、组合电路的分析方法2学时，组合电路的设计方法和3.2节2学时，3.3节2学时，3.4节2学时，3.5节2学时，3.6节2学时，习题课2学时。
6．主要教学环节的组织
课堂讲授、课堂讨论、习题课、批改作业、课外辅导、实验相结合。
第四章触发器
1.教学内容：
概述：
对触发器的基本要求，触发器的现态、次态，触发器的分类。
4.1基本触发器
4.2同步触发器
4.3主从触发器
4.4边沿触发器
4.5时钟触发器的功能分类及转换
4.6触发器逻辑功能表示方法及转换
2.教学目的及要求：
本章主要介绍各类触发器的辑功能及触发方式，它是构成时序电路的基本单元。
要求熟悉RS，JK，D，T触发器的电路结构，工作原理，掌握RS，JK，D，T触发器的逻辑符号，逻辑功能表示方法，触发方式及触发器间的相互转换。
了解触发器的电气特性，熟悉常用集成触发器的特点和应用。
3.教学重点：
各类触发器的逻辑功能及触发方式。
4.教学难点：
触发器的触发方式。
5.本章教学时间分配及进度安排：
本章共12学时。
进度安排：
概述、4.1节2学时，4.2节2学时，4.3节1学时，4.4节1学时，4.5节2，4.6节2学时，习题课2学时。
6.主要教学环节的组织
课堂讲授、课堂讨论、习题课、批改作业、课外辅导、实验相结合，并进一步采用CAI、网络技术等教学手段。
第五章时序逻辑电路
1.教学内容：
概述：
时序电路的特点，功能表示方法，分类
5.1时序电路的分析方法
5.2时序电路的设计方法
5.3计数器
5.4寄存器和读/写存储器
5.5可编程时序逻辑电路
2.教学目的及要求：
本章主要介绍时序电路的分析和设计方法以及计数器、寄存器等常用典型时序电路的功能及应用。
要求掌握时序电路的特点、分类、功能描述方法，时序电路的基本分析和设计方法。
熟悉计数器、寄存器、RAM、顺序脉冲发生器的功能，应用。
初步掌握同步、异步计数器的工作原理，常用中规模集成计数器的功能、应用以及用中规模集成计数器构成N进制计数器的方法。
了解可编程计数器，可编程逻辑器件（PLD）的基本结构及分类，PLA、PAL、GAL的基本原理、特点及应用。
3.教学重点：
时序电路的分析和设计方法。
计数器、寄存器的功能、分类、常用中规模集成计数器的功能、应用。
4.教学难点：
时序逻辑电路的设计方法。
5.本章教学时间分配及进度安排：
学时
本章共12学时。
进度安排：
概述、5.1节3学时，5.2节3学时，5.3节2学时，5.4节2学时，5.5节1学时，习题课1学时。
6.主要教学环节的组织
课堂讲授、习题课、课堂讨论、批改作业、课外辅导、实验相结合，并进一步采用CAI、网络技术等教学手段。
第六章半导体存储器
1.教学内容：
6.1存储器的概念、分类和要素
6.2随机读写存储器（RAM）
6.3只读存储器（ROM）
2.教学目的及要求：
本章主要介绍存半导体储器的概念、分类和要素，随机读写存储器（RAM）和只读存储器（ROM）的原理、功能。
要求掌握随机读写存储器（RAM）和只读存储器（ROM）的电路结构，工作原理，功能、特点和应用。
3.教学重点：
半导体储器的分类，随机读写存储器、只读存储器的原理与应用。
4.教学难点：
随机读写存储器、只读存储器的原理与应用。
5.本章教学时间分配及进度安排：
本章共4学时。
6.1节1学时，6.2节2学时，6.3节1学时。
6.主要教学环节的组织
课堂讲授、课堂讨论、批改作业、课外辅导、实验相结合，并进一步采用CAI、网络技术等教学手段。
第七章数模、模数转换电路
1.教学内容
7.1D/A转换器
7.2A/D转换器
2.教学目的及要求：
本章主要介绍D/A转换器，A/D转换器的基本原理，几种典型D/A，A/D转换器电路。
要求熟悉D/A，A/D转换器的基本原理及倒T型电阻网络D/A转换器，逐次渐近型、双积分型和并联比较型A/D转换器的基本工作原理，输出量和输入量间的定量关系，主要特点及参数。
3.教学重点：
典型D/A，A/D转换器电路基本工作原理，输出量与输入量之间的定量关系、特点及参数。
4.教学难点：
典型D/A，A/D转换器的基本工作原理。
5.本章教学时间分配及进度安排：
本章共4学时，概述，7.1节2学时，7.2节2学时。
6.主要教学环节的组织：
课堂讲授、课堂讨论、批改作业、课外辅导、实验相结合，并进一步采用CAI、网络技术等教学手段。
第八章
三、教学参考书
1.数字电子技术杨志忠主编
北京：
高等教育出版社，2000年。
2.数字电子技术（第三版）孙津平主编
西安电子科技大学出版社，2001年。
3.电子技术基础（数字部分）（第三版）
华中工学院电子学教研室编，康华光主编
北京：
高等教育出版社，1988年。
《数字电子技术基础》实验课教学大纲
一、实验教学目标与基本要求
《数字电子技术基础》课程是电力类、自动化类和计算机类等专业的一门重要的技术基础课，具有很强的实践性，因此实验是电子技术课程教学中不可缺少的重要环节。
实验课的任务是使学生在学完了课程的基本理论，基本知识后，通过实验学会常用电子仪器的使用，掌握基本测试技术，学会查阅器件手册，初步具有设计、安装、调试数字电路，排除常见故障及正确分析误差的能力。
并通过实验使学生掌握基本数字电路的设计方法、激发学习兴趣、锻炼动手能力和科研能力，培养工程师的基本技能，提高分析问题和解决问题的能力。
教材的选用：
数字电子技术基础（第四版）
清华大学电子学教研组编
闫石主编
高等教育出版社1998年11月第4版
二、实验课程内容和学时分配
序号
实验项目
名称
实验内容
学时
要求
性质
类别
所用主要仪
器及台套数
所在实验室
1
常用电子仪器使用1
（1）数字电路实验台功能介绍。
（2）数字万用表的使用方法。
2
必做
验证
非专业基础
（1）数字电路实验台
（2）数字万用表
数字实验室
2
常用电子仪器使用2
（1）XC4320双踪示波器的使用方法。
（2）函数信号发生器的使用方法。
2
必做
验证
专业基础
（1）XC4320双踪示波器
（2）函数发生器
数字实验室
3
集成门电路
（1）测试与非门的逻辑功能。
（2）用与非门组成其他逻辑门电路。
（3）用与非门设计简单的组合电路。
（4）观察异或门对脉冲的控制作用。
2
必做
验证
专业基础
（1）示波器
（2）函数发生器
（3）直流稳压电源。
（4）万用表
数字实验室
4
二极管和三极管组成的逻辑门电路
（1）二极管与门电路。
（2）二极管或门电路。
（3）三极管非门电路。
（4）三极
升级会员 