数字电子技术教学大纲.docx

1、数字电子技术教学大纲数字电子技术教学大纲一、课程说明【课程性质】数字电子技术是电子技术的一个重要组成部分，数字电子技术是电子信息专业本科学生一门重要的专业技术基础课程，数字电子技术是今后电子技术发展的主要方向，本门课程的开设是为培养电子信息科学与技术、电子信息工程、通信工程专业学生分析、设计数字电子电路，进而全面提高学生对电子电路应用能力，本门课程还为后续课程的学习提供专业基础。【目的任务】掌握数字电子技术的基本槪念、基本原理和基本的分析、设计方法。熟悉典型基本单元电路及数字系统读图。【学习本课程的前设知识】学习本课程前，学生应具备一定的电子电路知识和初步的电路分析能力。【总体目标与要求】数字

2、电子技术是一门重要技术基础必修课程，通过本课程学习和实验训练, 使学生掌握数字电子技术的基本理论，熟悉其基本概念、基本原理和基本分析和设计方法，能进行简单的数字电路的安装和调试，并具备进一步学习电子技术及其专业课的能力。【教材与教学参考书】教材：电子技术基础（数字部分）（第四版）高等教育出版社 康华光主编电子技术基础实验 高等教育出版社 陈大钦主编参考书：数字电子技术基础 高等教育出版社 阎石主编数字电路 西安电子科技大学出版社 江晓安主编数字系统与设计 清华大学出版社 韩宝琴主编【课程总学时】理论课：72学时；实验课：24学时；总学时：96学时。二、#三、学时分配章 节标 题课 时 数理 论

3、实 验总课时第一章数字逻辑基础 4 4第二章(逻辑门电路 6 3 9第三章组合逻辑电路的分析和设计 10 3& 13第四章常用的组合逻辑功能器件 8 3 11第五章触发器% 8 3 11第六章时序逻辑电路分析和设计 10 3 13第七章常用的时序逻辑功能器件 8 3 11第八章半导体存储器和可编程逻辑器件 6 6第九章脉冲波形的产生和整形 6 3 9第十章数-模和模-数转换4 3 7第十一章数字系统设计基础 2| 2合计72 24 96四、教学内容和教学要求理论部分：第一章：第二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

4、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11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12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13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14二进制码15基本逻辑运算16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

5、实例详细介绍。作业 2次第三章 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。教学内容引言21 二极管的开关特性22 的开关特性 2.2.1 BJT的开关作用 2.2.2 BJT的开关时间23 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24 TTL逻辑门电路 2.4.1 基本的BJT反相器的动态性能 2.4.2 TTL反相器的基本电路* 2.4.3 TTL反相器的的传输特性 2.4.4 TTL与非门电路 2.4.5 TTL与非门的技术参数 2.4.6 TTL或非门、集电极开路门和

6、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 射极耦合逻辑门电路2 CMOS逻辑门电路 2.6.1 CMOS反相器& 2.6.2 CMOS门电路 2.6.3 BiCMOS门电路 2.6.4 CMOS传输门2.6.5 CMOS逻辑门电路的技术参数2 NMOS逻辑门电路2 正负逻辑问题2 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

7、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。教学内容！引言31 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32 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33 组合逻辑电路的分析34 组合逻辑电路的设计35 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，

8、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。教学内容、引言41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42 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43 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44 数值比较器4.4.1数值比较器的定义及功能4.4.

9、2 集成电路数值比较器45 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。教学内容引言51 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52 触发器的功能 5.2.1 RS触发器 5.2.

10、2 JK触发器5.2.3 T触发器 5.2.4 D触发器53 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。作业 4次第六章 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。！教学内容引言61 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62 时序逻辑电路的分析方法

11、 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63 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。作业 5次第七章 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。教学内容引言71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#72寄存器和移位寄存器 7.2.1寄存器7.2

12、.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。作业 4次第八章 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。教学内容引言81随机存取存储器（RAM） 8.1.1 RAM的结构及其工作原理8.1.2 RAM存储容量的扩展8.1.3 RAM举例。82只读存储器（ROM）83可编程逻辑器件（PLD） 8.3.1 PLD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

13、通用阵列逻辑器件(GAL)84复杂的可编程逻辑器件（CPLD） 8.4.1 CPLD的结构8.4.2 CPLD的编程$85现场可编程门阵列（FPGA） 8.5.1 FPGA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。作业 3次 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。教学内容引言91 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92 单稳态触法器 9.2.1用门电路组成的

14、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93 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94 555定时器及其应用 555定时器。 555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。作业 3次第十章 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。教学内容引言101 D/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 10.1.3 D/A转换器的输出

15、方式 10.1.4 D/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102 A/D转换器 10.2.1 A/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 10.2.5 A/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。作业 2次*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。教学内容引言111 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 1

16、1.1.3现代数字系统的实现112 算法状态机&11.2.1 ASM图符号 11.2.2数字系统的ASM图法设计举例113 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114 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

17、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)实验目的和要求* （1）了解编码器、译码器和数

18、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。实验内容（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。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 2片、74LS10 2片、74LS20 1片、74L

19、S148 1片、74LS247 1片、74LS151 1片、74LS138 1片实验十七 集成触发器 (选做)实验目的和要求 （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。实验内容（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。 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，CC40

20、27 1片、CC4023 1片实验十八 计数、译码、显示电路(必做)实验目的和要求 （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。实验内容（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。 主要实验仪器与器材双踪示波器、数

21、字万用表、数字电路实验箱、信号发生器各一台，CC40161 2片、74LS247 2片、CC4011 1片】实验十九 可编程计数器 (选做)实验目的和要求 （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。实验内容（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

22、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，CC40161 1片、CC4052 1片、CC4011 1片：实验二十 移位寄存器 (选做)实验目的和要求 （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。实验内容.（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。主要实验仪器与器材双踪示波器

23、、数字万用表、数字电路实验箱、信号发生器各一台，74LS194 1片、74LS93 1片、74LS138 1片、74LS125 1片|实验二十二 555集成定时器及应用(必做)实验目的和要求 （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、脉宽和幅度实验内容（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=,R2=，C=，

24、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。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，NE555 2片实验二十四（一）（二） 数-模与模-数变换器(选做)实验目的和要求 （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。实验内容（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，

25、 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，测出此时的VREF；（4）固定VREF，调节VIN分别为、，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。 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，ADC0804、DAC0808、CC40161、LM324 各1片实验三十三 篮球竞赛30秒定时器(选做)实验目的和要求 （1）设计并调试一个30秒

26、定时器；（2）初步了解数字电子电路的设计、安装、调试的方法。实验内容设计、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。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 1片、74LS10 1片、CC40192 2片、NE555 1片、74LS247 2片实验三十四 数字定时抢答器(选做)实验目的和要求 （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。实验内容设计、组装并调试一个数字定时抢答器。要

27、求：（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。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 1片、CC40192 2片、NE555 1片、74LS247 2片、74LS148 1片、74LS279 1片、74LS121 1片实验三十六 交通灯控制电路(选做)实验目的和要求 （1）设计并调试一个十字路口的交通灯控制电路；（2）进一

28、步掌握数字电子电路的设计、安装、调试的方法。实验内容设计、组装并调试一个十字路口的交通灯控制电路。要求：（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。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，74LS74 1片、74LS10 1片、74LS00 2片、74LS153 2片、74LS163 2片、NE555 1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。