数字电子电路课程标准.docx
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数字电子电路课程标准
《数字电子技术基础》课程标准
《数字电子技术基础》
课程标准
说明
1.课程性质
计算机科学技术是当前最活跃、渗透力最强的“第一生产力”，它的发展将促进一个国家经
济和科技的发展。
随着改革、开放的进一步深入，计算机科学与技术专业将有较大的发展空间，
社会急需大量的计算机专业人才，特别是本科层次的计算机应用人才。
数字电子技术是高等学校计算机科学与技术专业的一门重要的专业基础课程，也是一门理
论性、实践性较强的专业基础课。
通过本课程的学习，为学生学习专业课程和从事专业技术工
作奠定坚实的基础。
其先修课程为《高等数学》、《电路分析》、《模拟电子技术》，后续课程为
《计算机组成原理》、《微型计算机原理》、《单片机与接口技术》，它们的硬件基础就是《数字
电子技术》，学完本课程后便可直接进入专业课程的学习，因此它实际上是计算机课程的“基础
篇”，除运算器、中央控制器等复杂部件外，计算机中常用的数字部件、本课程都将涉及到。
有关原码、反码、补码、浮点数等内容，由于与本课程内容无多大联系，将在“计算机组成原
理”中介绍，本课程不再赘述。
2.教学目的
本课程的任务目的是：
使学生熟悉数字集成电路的基本理论、基础知识和基本技能，熟悉
数字集成电路的工作原理、外特性和功能，掌握逻辑电路的分析方法和设计方法，具备正确运
用数字集成电路的能力。
3.教学内容
数字电子技术概述，逻辑代数基础，集成逻辑门电路，组合逻辑电路，触发器，时序逻辑
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《数字电子技术基础》课程标准
电路，半导体存储器和可编程逻辑器件，数模与模数转换器，脉冲波形的产生与变换等。
4.总学时
本课程总学时为72学时。
其中讲授54学时，实验18学时，其中带“*”号为选讲内容。
5.教学方法
采用讲授、实验、作业、计算机仿真、讨论、辅导、答疑等多种形式进行教学。
通过本课
程的学习，要求学生处理好基础知识、基本技能、基本理论与众多新电路、新技术之间关系。
尽量做到以下几点：
（1）打好基础——从各种典型的单元电路、功能部件入手，抓住与分析应用数字电路有
关的基本概念、理论和方法。
掌握了基础内容后，就为应用各种新电路、新技术打下了坚实的
基础。
（2）重视方法——要以数字逻辑电路的分析方法和设计方法为主，只有这样，才能抓住
各种数字电路的共性。
同时只有学会了方法，具备了分析、综合问题的能力，就能做到举一反
三。
（3）加强应用——对于计算机科学与技术专业，在学习中要以应用为目的，把注意力集
中在数字电路的外特性、逻辑功能和典型应用的分析上。
对集成电路内部的工作状态、参数计
算及工艺设计则不必去了解。
（4）更新知识——目前微电子技术迅猛发展，中大规模集成电路被大量生产与应用，因
此在学习中应当以集成电路为起点，尽可能多地掌握微型机中常用的小、中规模集成电路。
内容
绪论（2学时）
要求和说明：
介绍电子学发展简史及其数字电子技术在电子学中的地位，数字电子技术研究的对象、特
点和方法，数字电子技术与组成原理、微机原理等课程之间的关系以及学习数字电子技术课程
应注意的几个问题。
一、电子学发展简史。
二、数字电子技术研究的对象、特点和方法。
三、数字电子技术与计算机组成原理、接口技术等课程之间的关系。
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《数字电子技术基础》课程标准
四、学习数字电子技术课程应注意的几个问题。
第一章数字电子技术概述（8学时）
要求和说明：
伴随现代电子技术的发展，人们正处于一个信息时代，每天要从周围环境获取大量的信息，
例如：
电视、广播、印刷媒体等为人们报道世界范围内所发生的各种事件。
这些信息通常是通
过我们的感觉器官（眼、耳等）进入大脑，并被存储下来，以作进一步的分析。
在电子技术领域里，为了便于存储、分析和传输，常将模拟信号进行编码，即把它转换为
数字信号，利用数字逻辑这一强有力的工具来分析和设计复杂的数字电路或数字系统，为信号
的存储、分析和传输创造硬件环境。
数字逻辑几乎应用于每一电子设备或电子系统中，计算机、电视机、音响系统、视频记录
设备、光碟、长途电信及卫星系统等，无一不采用数字系统。
本章首先介绍数字信号、数字逻辑的基本概念，数字电路的特点、分析方法及其测量技术，
然后分析在数字电路中工作的半导体器件的开关特性，最后讨论数字电子计算机中常用的数制
和码制。
本章的要求是：
理解数字信号、数字逻辑的基本概念；熟悉数字电路的特点、分析方法及
其测量技术；深刻理解二极管、三极管、场效应管的开关特性；熟练掌握数制和码制。
本章知识点中，重点是：
二极管、三极管、MOS管的开关特性；数制和码制。
难点是：
三极管、场效应管的开关特性。
第一节模拟信号与数字信号
一、模拟信号
二、数字信号
1、二值数字逻辑和逻辑电平
2、数字波形
3、模拟量的数字表示
第二节数字电路
一、数字电路的发展与分类
二、数字电路的分析方法与测试技术
第三节半导体二极管的开关特性
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《数字电子技术基础》课程标准
一、二极管的伏安特性
二、二极管的开关特性
三、二极管的应用电路举例
第四节半导体三极管的开关特性
一、三极管的输入、输出特性曲线
二、三极管的开关特性
三、三极管的应用电路举例
第五节场效应管的开关特性
一、场效应管的转移特性曲线
二、场效应管输出特性曲线
三、场效应管的开关特性（重点是增强型NMOS、PMOS管）
四、场效应管的应用电路举例
第六节数制
一、二进制
二、十进制
三、八进制
四、十六进制
五、数制之间的转换。
第七节码制
一、自然二进制码
二、BCD码
1、8421BCD码
2、5421BCD码
3、余3BCD码
4、BCD码及其相互间的转换
三、可靠性编码
1、格雷码
2、奇偶较验码
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第二章逻辑代数基础（6学时）
要求和说明：
逻辑代数是数字电路的基本理论基础，也是组合逻辑电路、时序逻辑电路的分析、设计的
基本工具，它贯串于本课程的始终。
逻辑函数的建立和逻辑函数的化简是逻辑电路的分析基础，它的数学工具是逻辑代数。
本章的要求是：
理解“与”逻辑及“与”门、“或”逻辑及“或”门、“非”逻辑及“非”门以及复合
逻辑关系；深刻理解正逻辑和负逻辑；熟练掌握逻辑代数的基本定律、基本规则、逻辑代数中
的常用公式；理解逻辑函数的建立及其表示方法；了解逻辑函数化简的含义；熟练掌握逻辑函
数的代数化简法和卡诺图化简法以及具有约束的逻辑函数的化简。
本章知识点中，重点是：
逻辑代数的基本定律、基本规则、逻辑代数中的常用公式；逻辑
函数的化简。
难点是：
正逻辑和负逻辑，逻辑函数的代数化简法、卡诺图化简法以及具有约束
的逻辑函数的化简。
第一节基本逻辑及其逻辑门电路
一、“与”逻辑及“与”门
二、“或”逻辑及“或”门
三、“非”逻辑及“非”门
四、正逻辑和负逻辑
1、正、负逻辑的概念
2、正、负逻辑的转换
第二节复合逻辑及其逻辑门电路
一、“与非”逻辑及“与非”门
二、“与或”逻辑及“与或”门
三、“与或非”逻辑及“与或非”门
四、“异或”逻辑及“异或”门
五、“同或”逻辑及“同或”门
第三节逻辑代数的基本定律
一、常量与变量之间的关系
二、交换律、结合律、分配律
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三、德•摩根定律
第四节逻辑代数的基本规则
一、代入规则
二、反演规则
三、对偶规则
第五节逻辑代数中的常用公式
公式1：
AB+AB=A
公式2：
A+AB=A
公式3：
A+AB=A+B
公式4：
AB+AC+BC=AB+AC
公式5：
AB+AC=AB+AC
第六节逻辑函数的建立及其表示方法
一、逻辑函数的建立
（1）假设逻辑变量
（2）进行逻辑赋值
（3）列真值表
（4）写逻辑表达式
二、逻辑函数的表示方法
1、真值表
2、逻辑表达式
3、卡诺图
4、逻辑图
第七节逻辑函数的化简
一、最简的概念
二、逻辑表达式的类型
1、与—或表达式
2、或—与表达式
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3、与非—与非表达式
4、或非—或非表达式
5、与或非表达式
三、不同类型逻辑表达式之间的转换
四、逻辑函数的代数化简法
1、并项法
2、吸收法
3、消因子法
4、消项法
5、配项法
五、逻辑函数的卡诺图化简法
1、逻辑函数的最小项
2、最小项的性质
3、卡诺图
4、用卡诺图化简逻辑函数
第八节具有约束的逻辑函数的化简
一、约束的概念和约束条件
二、具有约束的逻辑函数的化简
第三章集成逻辑门电路（8学时）
要求和说明：
集成逻辑门电路是组成数字逻辑电路的基本单元电路，运用各种功能的逻辑门电路可以组
成各种组合逻辑电路；它与另一类基本逻辑单元电路“触发器”相配合，可以组成各种时序逻辑
电路。
本章的要求是：
了解逻辑门电路的分类；深刻理解TTL与非门及其它功能的TTL门电路；
理解TTL门电路的改进；了解其它双极型逻辑门电路（HTL、ECL、I2L）；深刻理解NMOS
非门及其它类型的逻辑门电路；深刻理解CMOS反相器及其它类型的逻辑门电路。
本章知识点中，重点是：
TTL与非门及其它类型的TTL门电路；NMOS非门及其它类
型的逻辑门电路；CMOS非门及其它逻辑门电路。
难点是：
TTL与非门、NMOS非门、CMOS
非门。
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《数字电子技术基础》课程标准
第一节逻辑门电路的分类
一、分立元件逻辑门电路
二、集成逻辑门电路
第二节分立元件逻辑门电路
一、二极管与门、或门
二、三极管非门
三、复合逻辑门电路（DTL门电路）
第三节TTL与非门电路
一、TTL与非门电路的组成、工作原理
二、TTL与非门电路的改进（有源泄放TTL与非门电路、抗饱和TTL与非门电路）
三、TTL与非门电路的带负载能力
四、TTL与非门电路的电压传输特性
五、TTL与非门电路的抗干扰能力
六、TTL与非门电路的主要参数
七、其它类型的TTL逻辑门电路
1、集电极开路门（OC门电路）
2、三态门（TSL门电路）
3、与或非门
4、异或门
八、使用TTL门电路时的几个实际问题
1、输入端电阻对TTL门电路工作状态的影响
2、多余输入端的处理
*九、其它双极型逻辑门电路（HTL、ECL、I2L门电路）
第四节NMOS门电路
一、NMOS非门（工作原理、电压传输特性、抗干扰能力、带负载能力等）
二、NMOS与非门
三、NMOS或非门
四、NMOS与或非门
五、NMOS异或门
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第五节CMOS门电路
一、CMOS非门（工作原理、电压传输特性、抗干扰能力、带负载能力等）
二、CMOS与非门
三、CMOS或非门
四、实际CMOS与非门、或非门电路
五、CMOS与或非门
六、CMOS异或门
七、漏极开路CMOS门（OD门）
八、CMOS三态门
九、CMOS传输门与模拟开关
十、使用MOS门电路时应注意的几个问题
*第六节电子电路CAD
一、EWB例题、习题、上机练习
二、PSPICE例题、习题、上机练习
三、利用ISPSynario等软件进行数字电子电路的分析与设计
第四章组合逻辑电路（8学时）
要求和说明：
随着微电子技术的不断发展，单片集成器件所具有的逻辑功能越来越复杂，种类也越来
越多。
从本章开始，要接触中、大规模数字集成组合逻辑电路。
组合逻辑电路是数字电路中两大组成部分之一，电路任一时刻的输出仅仅决定于该时刻
电路的输入，与电路过去的输入状态无关。
组合逻辑电路的分析和设计方法贯穿于本章的始终。
通过本章学习应掌握常用的组合逻辑电路，并能将它们扩展应用，尤其要注意小、中规模集成
电路的特点，并能灵活应用。
本章的要求是：
熟练掌握组合逻辑电路分析、组合逻辑电路设计方法；了解组合逻辑电
路中的竞争冒险；理解小、中规模数字集成电路的特点；理解译码器、编码器、数据选择器、
数据选择器、数值比较器等电路的组成和功能，掌握他们的分析、设计方法，并予以扩展应用。
本章知识点中，重点是：
组合逻辑电路的分析与设计方法；中、大规模数字集成电路的
特点。
难点是：
组合逻辑电路的分析与设计。
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《数字电子技术基础》课程标准
第一节概述
一、组合逻辑电路的分类
二、组合逻辑电路的框图
三、组合逻辑电路的特点
四、组合逻辑电路功能的描述
1、真值表
2、逻辑表达式
3、卡诺图
4、逻辑图
第二节组合逻辑电路分析方法和设计方法
一、组合逻辑电路的分析方法
（1）逻辑表达式
（2）化简或变换逻辑表达式
（3）真值表
（4）逻辑功能
二、组合逻辑电路的设计方法
（1）真值表
（2）逻辑表达式
（3）化简或变换逻辑表达式
（4）逻辑图
第三节编码器
一、二进制编码器
二、二—十进制编码器
三、优先编码器
第四节译码器
一、二进制译码器（变量译码器）
二、变量译码器的应用
1、函数发生器
2、数据分配器
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三、二—十进制译码器（代码变换译码器）
四、显示译码器（8421BCD七段显示译码器）
第五节加法器
一、半加器
二、全加器
三、多位加法器
1、串行进位加法器
2、超前进位加法器
四、加法器的应用
五、减法器
1、半减器
2、全减器
第六节数据选择器
一、数据选择器的工作原理
二、四选一数据选择器
三、八选一数据选择器
四、数据选择器的应用（函数发生器）
第七节数值比较器
一、一位数值比较器
二、多位数值比较器
第八节组合逻辑电路中的竞争冒险
一、产生竞争冒险的原因
二、消除竞争冒险的方法
1、发现并消掉互补变量
2、增加冗余项
3、输出端并联电容器
4、加封锁脉冲
5、引入选通脉冲
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*第九节电子电路CAD
利用ISPSynario等软件进行数字电子电路的分析与设计
第五章触发器（6学时）
要求和说明：
在数字系统中，除了能够进行算术运算和逻辑运算的组合逻辑电路外，还需要具有记忆功
能的时序逻辑电路。
构成时序逻辑电路的基本单元是触发器。
触发器是能够存储1位二进制码的逻辑电路，它有两个互补输出端，其输出状态不仅与输
入有关，而且还与原先的输出状态有关。
触发器具有不同的逻辑功能，在电路结构和触发方式
方面也有不同的种类。
在分析触发器的功能时，一般可用状态表、特性方程、状态图和时序图
来描述其逻辑功能。
研究触发方式时，主要是分析其输入信号的加入与触发脉冲之间的时间关
系。
本章要求是：
掌握各种触发器的工作原理、工作特点；熟悉触发器逻辑功能的表示方法；
掌握五种触发器的功能及其触发方式；理解触发器的直接置位端Sd和直接复位端R的功能
d
及优先级别的关系；了解触发器的时间参数。
本章知识点中，重点是：
触发器的工作原理和工作特点，五种触发器的触发方式、逻辑功
能及其表示。
难点是：
时钟触发器的结构和触发方式。
第一节触发器的特点及其逻辑功能的表示方法
一、触发器的特点
二、触发器的分类
三、触发器逻辑功能的表示方法
1、状态表
2、特性方程
3、状态图
4、时序图
第二节基本RS触发器
一、与非门构成的基本RS触发器
*二、或非门构成的基本RS触发器
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*三、与或非门构成的基本RS触发器
四、基本RS触发器的特点
第三节同步触发器
一、同步RS触发器
二、同步D触发器
三、同步触发器的特点
第四节主从触发器
一、主从RS触发器
二、主从JK触发器
三、集成主从JK触发器
四、T触发器和T′触发器
五、主从触发器的特点
第五节边沿触发器
一、边沿JK触发器
二、维持阻塞D触发器
三、边沿触发器的特点
第六节触发器逻辑功能的转换
一、JK触发器转换成其它逻辑功能的触发器
二、D触发器转换成其它逻辑功能的触发器
第七节触发器的主要参数
一、直流参数
二、开关参数
*第八节触发器的脉冲工作特性
一、JK主从触发器的脉冲工作特性
二、JK负边沿触发器的脉冲工作特性
三、D型正边沿维持-阻塞触发器的脉冲工作特性
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*第九节电子电路CAD
利用ISPSynario等软件进行数字电子电路的分析与设计
第六章时序逻辑电路（8学时）
要求和说明：
前已介绍，逻辑电路可分为组合逻辑电路和时序逻辑电路两大类。
从逻辑功能看，前面讨
论的组合逻辑电路在任一时刻的输出信号仅仅与当时的输入信号有关；而时序逻辑电路在任一
时刻的输出信号不仅与当时的输入信号有关，而且还与电路原来的状态有关。
从结构上看，组
合逻辑电路仅由若干逻辑门组成，没有存储电路，因而无记忆能力；而时序逻辑电路除包含组
合电路外，还含有存储电路，因而有记忆能力。
本章首先介绍时序逻辑电路的基本概念，然后讨论时序逻辑的分析方法和设计方法；最后
介绍在计算机和其他数字系统中广泛应用的两种时序逻辑功能器件——寄存器和计数器。
寄存
器的基本功能是存储或传输用二进制数码表示的数据或信息，即完成代码的寄存、移位、传输
等操作。
计数器的基本功能是统计时钟脉冲的个数，即实现计数操作，也可用于分频、定时、
产生节拍脉冲等。
本章要求是：
理解时序逻辑电路的基本概念；熟练掌握时序逻辑电路的分析；掌握同步时
序逻辑电路的设计；理解计数器和移位寄存器，掌握它们的分析方法，并能扩展应用。
本章知识点中，重点是：
时序逻辑电路的分析、设计方法及计数器、移位寄存器。
难点是：
时序逻辑电路的分析、设计。
第一节时序逻辑电路的基本概念
一、时序逻辑电路的基本结构
二、时序逻辑电路的特点
三、时序逻辑电路的分类
四、时序电路逻辑功能的表示方法
1、方程组
2、状态表
3、状态图
4、时序图
第二节时序逻辑电路的分析方法
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一、分析时序逻辑电路的一般步骤
（1）写出给定时序电路的逻辑方程组
（2）列状态表
（3）画状态图、时序图
（4）分析并得出逻辑功能
二、时序逻辑电路的分析举例
1、同步时序逻辑电路的分析举例
2、异步时序逻辑电路的分析举例
第三节时序逻辑电路的设计方法
一、设计时序逻辑电路的一般步骤
（1）列状态转换表或状态图
（2）进行状态化简
（3）进行状态编码
（4）确定触发器的类型
（5）写出状态方程、输出方程、驱动方程等
（6）画逻辑图
（7）检查设计的电路能否自启动
二、同步时序逻辑电路的设计举例
*三、异步时序逻辑电路的设计举例
第四节寄存器
一、数码寄存器
1、双拍接收方式的数码寄存器
2、单拍工作方式的数码寄存器
二、移位寄存器
1、单向移位寄存器
2、双向移位寄存器
三、集成移位寄存器74194
第五节异步计数器
一、异步二进制计数器
1、异步二进制加法计数器
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《数字电子技术基础》课程标准
2、异步二进制减法计数器
3、异步二进制计数器级间连接规律
连接规律
T′触发器的触发沿
下降沿上升沿
加法计数器
CPi=Q−
i1
CPi=Q−
i1
减法计数器
CPi=Q−
i1
CPi=Q−
i1
二、异步十进制计数器
1、异步十进制加法计数器
2、异步十进制减法计数器
三、异步N进制计数器（反馈复位法）
四、集成异步计数器的应用
第六节同步计数器
一、同步二进制计数器
1、同步二进制加法计数器
2、同步二进制减法计数器
3、同步二进制可逆计数器
4、同步二进制计数器级间连接规律
连接规律
T触发器类型
i−1
加法计数器∏
T=
iQ
j
j=0
，（i=1,2,⋅⋅⋅,n−1）
i−1
减法计数器∏
TiQ
=
j
j0
=
，（i=1,2,⋅⋅⋅,n−1）
可逆计数器
i11
−i−
∏∏
jj
Ti=MQ+MQ
j==
0j0
，（i=1,2,⋅⋅⋅,n−1）
备注：
M=0，加法运算；M=1减法运算。
二、同步十进制计数器
1、同步十进制加法计数器
2、同步十进制减法计数器
3、同步十进制可逆计数器
三、同步N进制计数器
1、反馈复位法
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《数字电子技术基础》课程标准
2、反馈预置法
四、集成异步计数器的应用
*第七节电子电路CAD
利用ISPSynario等软件进行数字电子电路的分析与设计
第七章半导体存储器和可编程逻辑器件（4学时）
要求和说明：
半导体存储器是当今数字系统特别是计算机系统中不可缺少的组成部分，它可用来存储大
量的二进制信息和数据。
半导体存储器按集成度分属于大规模集成电路。
另一类功能特殊的大规模集成电路是20世纪70年代后期发展起来的可编程逻辑器件
PLD。
前面各章介绍的中小规模集成器件性能好、价格低，但是如用这些器件构成一个大型
复杂的数字系统，则存在系统功耗高、占用空间大和系统可靠性差等问题。
PLD较好地解决
了上述问题，并在工业控制和产品开发等方面得到了广泛的应用。
PLD是一种可以由用户定
义和设置逻辑功能的器件。
该类器件具有结构灵活、集成度高、处理速度快和可靠性高等特点。
本章仅介绍几种典型的PLD的基本结构和简单应用，更进一步的讲座可参阅相关的专业书籍。
本章要求是：
熟悉半导体存储器的基本概念；理解只读存储器（ROM）的功能、结构及应
用，了解随机存取存储器（RAM）和可编程逻辑器件PLD。
本章知识点中，重点是：
只读存储器（ROM）和可编程序逻辑阵列（PLD）。
难点是：
只
读存储器（ROM）的应用。
第一节半导体存储器的基本概念
一、存储器的定义
二、存储器的分类
第二节只读存储器（ROM）
一、ROM的功能与结构
二、ROM的存储容量（字线数×位线数）
三、ROM在组合逻辑设计中的应用
*四、ROM的编程及分类
1、掩膜ROM
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《数字电子技术基础》课程标准
2、可编程ROM（PROM）
3、可擦除可编程ROM（EPROM）
第三节随机存取存储器（RAM）
一、RAM的电路结构与工作原理
1、RAM的存储单元（静态随机存储器SRAM、动态随机存储器DRAM）
2、RAM的基本结构（存储矩阵、地址译码、输入/输出控制电路）
*3、RAM的操作与定时
二、RAM存储容量的扩展
1、位数（字长）的扩展
2、字数的扩展
三、RAM
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