数字电子技术教学大纲文档格式.docx
《数字电子技术教学大纲文档格式.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《数字电子技术教学大纲文档格式.docx（21页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
13
第四章
常用的组合逻辑功能器件
8
11
第五章
触发器
3
第六章
时序逻辑电路分析和设计
10
第七章
常用的时序逻辑功能器件
第八章
半导体存储器和可编程逻辑器件
第九章
脉冲波形的产生和整形
第十章
数-模和模-数转换
4
7
第十一章
数字系统设计基础
2
合计
72
24
96
三、教学内容和教学要求
理论部分：
第一章 数字逻辑基础
[教学目的和要求]通过本章的学习，使学生了解模拟信号与数字信号、模拟电路与数字电路的区别与联系，掌握数字量、数制的概念及不同数制的互化，掌握基本逻辑运算、逻辑函数的概念及逻辑问题的描述。
[教学内容]
引言
1．1模拟信号与数字信号
1.1.1模拟信号
1.1.2数字信号
1.1.2.1二值数字逻辑与逻辑电平
1.1.2.2数字波形
1.1.2.3模拟量的数字表示
1．2数字电路
1.2.1数字电路的发展与分类
1.2.2数字电路的分析方法与测试技术
1．3数制
1.3.1十进制
1.3.2二进制
1.3.3二－十进制之间的转换
1.3.4十六进制和八进制
1．4二进制码
1．5基本逻辑运算
1．6逻辑函数与逻辑问题描述
[教学建议]基本逻辑运算、逻辑函数的概念及逻辑问题的描述是本章重点，尤其是逻辑函数的不同表示方法及其互相转换，应通过实例详细介绍。
[作业]2次
第二章门电路
[教学目的和要求]通过本章的学习，使学生掌握TTL门电路和CMOS门电路的逻辑功能及其电气特性，特别是输入特性和输出特性。
2．1二极管的开关特性
2．2ＢＪＴ的开关特性
2.2.1BJT的开关作用
2.2.2BJT的开关时间
2．3基本逻辑门电路
2.3.1二极管与门及或门电路
2.3.2非门电路——BJT反相器
2．4TTL逻辑门电路
2.4.1基本的BJT反相器的动态性能
2.4.2TTL反相器的基本电路
2.4.3TTL反相器的的传输特性
2.4.4TTL与非门电路
2.4.5TTL与非门的技术参数
2.4.6TTL或非门、集电极开路门和三态门电路
2.4.7改进型TTL门电路——抗饱和TTL与非门电路
*2．５射极耦合逻辑门电路
2．６CMOS逻辑门电路
2.6.1CMOS反相器
2.6.2CMOS门电路
2.6.3BiCMOS门电路
2.6.4CMOS传输门
2.6.5CMOS逻辑门电路的技术参数
2．７NMOS逻辑门电路
2．８正负逻辑问题
2．９逻辑门电路使用中的几个实际问题
2.9.1各种门电路之间的接口问题
2.9.2门电路带负载时的接口问题
2.9.3抗干扰措施
[教学建议]讲授门电路的电气特性时，重点放在门电路的外特性上，特别是输入和输出特性。
[作业]3次
第三章组合逻辑电路
[教学目的和要求]通过本章的学习，使学生掌握逻辑代数的基本公式和原理、逻辑函数的化简方法，掌握组合逻辑电路的分析方法和设计方法，了解组合逻辑电路的竟争——冒险现象及其产生的原因。
3．1逻辑代数
3.1.1逻辑代数的基本定律和恒等式
3.1.2逻辑代数的基本规则
3.1.3逻辑函数的代数变换及化简法
3．2逻辑函数的卡诺图化简法
3.2.1最小项的定义及其性质
3.2.2逻辑函数的最小项表达式
3.2.3用卡诺图表示逻辑函数
3.2.4用卡诺图化简逻辑函数
3．3组合逻辑电路的分析
3．4组合逻辑电路的设计
3．5组合逻辑电路中的竞争冒险
3.5.1产生竞争冒险的原因
3.5.2消除竞争冒险的方法
[教学建议]逻辑函数的化简方法是本章重点，包括公式化简法和卡诺图化简法。
组合逻辑电路的分析与设计是本章的另一重点，通过实例详细介绍组合逻辑电路的特点及其分析方法和设计方法。
[作业]5次
第四章常用组合逻辑功能器件
[教学目的和要求]通过本章的学习，使学生熟悉常用组合逻辑电路的工作原理，掌握用中规模的组合功能元件设计组合逻辑电路的方法。
4．1编码器
4.1.1编码器的定义与功能
4.1.2集成电路编码器
4．2译码器／数据分配器
4.2.1译码器的定义及功能
4.2.2集成电路译码器
4.2.3数据分配器
4．3数据选择器
4.3.1数据选择器的定义及功能
4.3.2集成电路数据选择器
4．4数值比较器
4.4.1数值比较器的定义及功能
4.4.2集成电路数值比较器
4．5算术运算电路
4.5.1半加器和全加器
4.5.2多位数加法器
4.5.3减法运算
4.5.4集成算术／逻辑单元举例
[教学建议]重点在于介绍组合逻辑功能器件的功能及用组合逻辑功能器件设计组合逻辑电路的方法。
[作业]4次
第五章触发器
[教学目的和要求]通过本章的学习，使学生掌握时序逻辑电路的基本单元——触发器的逻辑功能及其工作原理，熟悉各种触法器的工作特点及其转换原理和方法。
5．1触发器的电路结构与工作原理
5.1.1基本RS触法器
5.1.2同步RS触法器
5.1.3主从触发器
5.1.4边沿触发器
5．2触发器的功能
5.2.1RS触发器
5.2.2JK触发器
5.2.3T触发器
5.2.4D触发器
5．3触发器的脉冲工作特性及主要参数
5.3.1集成触发器的脉冲工作特性
5.3.2集成触发器的主要参数
[教学建议]重点分析不同电路结构所带来的不同动作特点，讲清电路结构形式和逻辑功能这两个不同的概念。
第六章时序逻辑电路的分析与设计
[教学目的和要求]通过本章的学习，使学生掌握时序逻辑电路的特点、典型电路的工作原理和用法，以及分析和设计时序逻辑电路的一般方法。
6．1时序逻辑电路的基本概念
6.1.1时序逻辑电路的基本结构及特点
6.1.2时序逻辑电路的分类
6.1.3时序逻辑电路功能的描述方法
6．2时序逻辑电路的分析方法
6.2.1分析时序逻辑电路的一般步骤
6.2.2同步时序逻辑电路的分析举例
6.2.3异步时序逻辑电路的分析举例
6．3时序逻辑电路的设计方法
6.3.1同步时序逻辑电路设计的一般步骤
6.3.2同步时序逻辑电路设计举例
[教学建议]重点是时序逻辑电路的描述方法，以及时序逻辑电路的分析和设计步骤。
第七章常用时序逻辑功能器件
[教学目的和要求]通过本章的学习，使学生熟悉常用时序逻辑电路的工作原理，掌握用中规模的组合功能元件设计组合逻辑电路的方法。
7．1计数器
7.1.1二进制计数器
7.1.2非二进制计数器
7.1.3集成计数器
7．2寄存器和移位寄存器
7.2.1寄存器
7.2.2移位寄存器
7.2.3集成移位寄存器74194
[教学建议]重点在于介绍时序逻辑功能器件的功能及用时序逻辑功能器件设计时序逻辑电路的方法。
第八章半导体存储器和可编程逻辑器件
[教学目的和要求]通过本章的学习，使学生掌握大规模集成电路的结构特点和工作原理，熟悉各类存储器及可编程逻辑器件的结构、工作原理和使用方法。
8．1随机存取存储器（RAM）
8.1.1RAM的结构及其工作原理
8.1.2RAM存储容量的扩展
8.1.3RAM举例
8．2只读存储器（ROM）
8．3可编程逻辑器件（PLD）
8.3.1PLD的电路表示法
8.3.2可编程逻辑阵列器件（PAL）简介
8.3.3可编程通用阵列逻辑器件（GAL）
8．4复杂的可编程逻辑器件（CPLD）
8.4.1CPLD的结构
8.4.2CPLD的编程
8．5现场可编程门阵列（FPGA）
8.5.1FPGA中编程实现逻辑功能的基本原理
8.5.2现场可编程门阵列结构
8.5.3编程实现原理简介
[教学建议]重点介绍各类存储器及可编程逻辑器件的结构、功能和使用方法。
第九章脉冲波形的产生和整形
[教学目的和要求]通过本章的学习，使学生掌握脉冲波形的产生和整形电路的工作原理，熟悉几种典型电路。
9．1多谐振荡器
9.1.1用门电路组成的多谐振荡器
9.1.2石英晶体多谐振荡器
9．2单稳态触法器
9.2.1用门电路组成的微分型单稳态触发器
9.2.2集成单稳态触发器
9.2.3单稳态触发器的应用
9．3施密特触法器
9.3.1用门电路组成的施密特触法器
9.3.2集成施密特触法器
9.3.3施密特触法器应用
9．4555定时器及其应用
9.4.1555定时器
9.4.2555定时器应用举例
[教学建议]重点是波形分析方法，正确理解电路的工作原理，掌握波形分析方法和步骤。
第十章数模与模数转换器
[教学目的和要求]通过本章的学习，使学生掌握数——模和模——数转换的基本原理和常见的典型电路。
10．1D/A转换器
10.1.1倒T型电阻网络D/A转换器
10.1.2权电流型D/A转换器
10.1.3D/A转换器的输出方式
10.1.4D/A转换器的主要性能指标
10.1.5集成D/A转换器及其应用
10．2A/D转换器
10.2.1A/D转换的一般工作过程
10.2.2并行比较型A/D转换器
10.2.3逐行比较型A/D转换器
10.2.4双积分式A/D转换器
10.2.5A/D转换器的主要性能指标
10.2.6集成A/D转换器及其应用
[教学建议]掌握转换器的工作参数，重点是转换精度与转换速度。
*第十一章数字系统设计基础
[教学目的和要求]通过本章的学习，使学生掌握数字系统设计的一般方法和步骤。
11．1数字系统的设计方法
11.1.1数字系统的组成
11.1.2数字系统的设计方法
11.1.3现代数字系统的实现
11．2算法状态机
11.2.1ASM图符号
11.2.2数字系统的ASM图法设计举例
11．3寄存器传输语言
11.3.1寄存器传输语言的几种操作
11.3.2运用寄存器传输语言设计举例
11．4用可编程逻辑器件实现数字系统
11.4.1交通灯控制系统的实现
11.4.2数字密码锁的实现
[教学建议]重点是通过实例讲述数字系统设计的一般方法和步骤。
实验部分：
实验十五与非门的测试（必做）
[实验目的和要求]
（1）熟悉双踪示波器、数字万用表、数字电路实验箱、信号发生器在数字电路实验中的使用；
（2）掌握TTL和CMOS逻辑门电路主要参数的测试方法；
（3）掌握TTL与非门电压传输特性的测试方法。
[实验内容]
（1）测量74LS00在带负载和开路情况下的输出高电平VOH和输出低电平VOL。
（2）测量TTL与非门74LS00的输入短路电流IIS。
（3）测量TTL与非门74LS00的扇出系数N。
（4）测量TTL与非门74LS00的电压传输特性曲线。
（5）TTL与非门的真值表逐项验证74LS00逻辑功能。
（6）CC4011在开路情况下的输出高电平VOH和输出低电平VOL。
[主要实验仪器与器材]
双踪示波器、数字万用表、数字电路实验箱、信号发生器各一台，
74LS00、CC4011各1片
实验十六
（一）、
（二）组合逻辑电路实验（必做）
（1）了解编码器、译码器和数据选择器的功能和使用方法；
（2）掌握用SSI和MSI设计组合逻辑电路的方法。
（1）用SSI设计一个一位二进制数大小比较电路；
（2）用SSI设计一个数据选择器电路；
（3）用SSI设计一个交通信号灯工作状态监视电路；
（4）验证编码器74LS148和七段码译码器74LS247的逻辑功能；
（5）用74LS151设计交通信号灯工作状态监视电路；
（6）用74LS138及必要的门电路设计交通信号灯工作状态监视电路；
（7）用74LS138设计数据选择器电路。
74LS002片、74LS102片、74LS201片、74LS1481片、
74LS2471片、74LS1511片、74LS1381片
实验十七集成触发器（选做）
（1）熟悉并验证触发器的逻辑功能；
（2）掌握触发器的相互转换的方法；
（3）用JK触发器构成简单的时序逻辑电路。
（1）验证集成JK触发器的逻辑功能；
（2）将JK触发器的转换为D、T触发器；
（3）用JK触发器构成二分频的时序逻辑电路，观察输出波形，理解分频的概念；
（4）用JK触发器设计一个同步时序脉冲输出器，观察输出波形，
（5）用JK触发器构成二分频的时序逻辑电路，观察输出波形。
CC40271片、CC40231片
实验十八计数、译码、显示电路（必做）
（1）掌握集成计数器CC40161的逻辑功能；
（2）学习计数器CC40161、七段码译码器74LS247和七段显示器的连接方法。
（1）测试CC40161的逻辑功能；
（2）分别采用复位和置数的方法将CC40161接成十进制计数器，并输出到译码显示电路。
观察电路的计数、译码、显示过程；
（3）分别将上述电路的CC40161的CP端输入1KHz的方波，用示波器观察CP、Q0、Q1、Q2、Q3的波形，比较其时序关系；
（4）设计并组装一个六十进制计数器，要求十位为0时，不显示。
CC401612片、74LS2472片、CC40111片
实验十九可编程计数器（选做）
（1）熟悉集成可编程计数器的逻辑功能；
（2）学习用CC40161构成任意进制计数器的使用方法；
（3）学习使用多路模拟开关CC4052。
（1）验证双4选1开关CC4052的逻辑功能；
（2）用CC40161、CC4052和CC4011构成可编程的任意进制计数器；
（3）用CC40161、CC4052构成可编程的补码计数器；
（4）将1kHz方波接入CP
端，用示波器记录可编程补码计数器各输出端及CP端的波形，比较它们的时序。
[主要实验仪器与器材]
CC401611片、CC40521片、CC40111片
实验二十移位寄存器（选做）
（1）熟悉移位寄存器74LS194的逻辑功能；
（2）学习三态门74LS125、计数器74LS93和译码器74LS138的使用方法；
（3）进一步掌握用示波器观察多个波形的时序关系。
（1）测试移位寄存器74LS194的逻辑功能；
（2）测试计数器74LS93的逻辑功能；
（3）组装移位寄存器型环形计数器；
（4）组装时序脉冲产生电路；
（5）组装串行移位电路，并接如1kHz信号到CP端，观察输出波形。
74LS1941片、74LS931片、74LS1381片、74LS1251片
实验二十二555集成定时器及应用（必做）
（1）熟悉555的组成及工作原理；
（2）掌握用555构成单稳态触发器、多谐振荡器和施密特触发器的方法。
（3）进一步熟练用示波器测量周期、脉宽和幅度
（1）用555集成定时器组装单稳态触发器，用示波器观察vi、vc和vo的波形，比较其时序关系。
（2）用555组装占空比可调的多谐振荡器,调节Rp，测量输出波形占空比为1/4，1/2，3/4时的R1、R2；
（3）多谐振荡器取R1=5.1K,R2=4.7K，C=0.01uF，用示波器观察vc和vo的波形；
（4）用555组装施密特触发器。
用示波器观察vi和vo的波形，比较其时序关系。
双踪示波器、数字万用表、数字电路实验箱、信号发生器各一台，NE5552片
实验二十四
（一）
（二）数-模与模-数变换器（选做）
（1）熟悉数-模转换器和模-数转换器的原理、分类及主要性能指标；
（2）学习集成数-模转换器DAC0808的使用方法及其应用；
（3）学习集成模-数转换器ADC0804的使用方法。
（1）数-模转换器DAC0808的静态测试：
（2）DAC0808构成阶梯波电压产生器：
（a）CC40161接线如图所示，CP输入1KHz的方波，
Q3Q2Q1Q0分别接0808的D7D6D5D4，观察Vo的波形。
（b）Q3Q2Q1Q0分别接0808的D6D5D4D3，再观察Vo的波形。
；
（3）固定VIN，调节VREF，使ADC0804输出为11111110，测出此时的VREF；
（4）固定VREF，调节VIN分别为3.5V、2.5V、1.5V、1.0V、0.5V，读出ADC0804输出的数字量；
（5）动态测试ADC0804的性能，方便用锯齿波和方波输入，观察输出端的情况。
ADC0804、DAC0808、CC40161、LM324各1片
实验三十三篮球竞赛30秒定时器（选做）
（1）设计并调试一个30秒定时器；
（2）初步了解数字电子电路的设计、安装、调试的方法。
设计、组装并调试一个篮球30秒递减定时器。
要求：
（1）定时器具有时间显示功能。
（2）定时器具有外部清零、启动、暂停和连续计时功能。
（3）定时器计时到0时，指示灯闪烁报警。
74LS001片、74LS101片、CC401922片、NE5551片、74LS2472片
实验三十四数字定时抢答器（选做）
（1）设计并调试一个数字定时抢答器；
（2）进一步掌握数字电子电路的设计、安装、调试的方法。
设计、组装并调试一个数字定时抢答器。
（1）8路输入的抢答功能，并显示抢答者编号。
（2）定时功能，定时时间：
10秒。
（3）指示灯闪烁报警：
（a）主持人按“启动”，指示灯闪烁报警，电路开始工作
（b）抢答成功，指示灯闪烁报警，同时显示抢答者编号，电路停止工作。
（c）抢答时间到，指示灯闪烁报警，电路停止工作。
74LS001片、CC401922片、NE5551片、74LS2472片、
74LS1481片、74LS2791片、74LS1211片
实验三十六交通灯控制电路（选做）
（1）设计并调试一个十字路口的交通灯控制电路；
设计、组装并调试一个十字路口的交通灯控制电路。
（1）甲、乙车道两条交叉道路的车辆交替通行，时间各为25秒。
（2）在变换通行车道前，黄灯亮以1Hz的频率闪烁5秒。
（3）完成整个电路的联调，并测试其功能。
双踪示波器、数字万用表、数字电路实验箱、信号发生器各一台，74LS741片、
74LS101片、74LS002片、74LS1532片、74LS1632片、NE5551片
四、成绩评定办法
《数字电子技术》课程的成绩分为理论课成绩和实验成绩两部分，分别按70%和30%计算总分。
理论课成绩又分平时、期中、期末按10%、20%、70%计算。
理论课期中、期末考试以闭卷考试的形式进行，实验考试以抽签的方式在规定的时间内进行操作考试，并完成实验报告。
升级会员 