《数字电子电路》教学大纲

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浙江广播电视大学成人专科电气自动技术专业
《数字电子电路》教学大纲

第一部分 大纲说明
一、课程的性质、目的与任务
“数字电子电路”是浙江电大成人专科电气自动技术专业必修的一门技术基础课，该课程不仅具有自身的理论体系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理论、基本工作原理和分析方法，为深入学习后续课程打下必要的基础；将仿真软件应用于数字电路中，使学生掌握用计算机仿真软件对数字电路进行仿真、分析和简单设计的技能，为解决工作中的实际问题打下一定的基础。
二、与其它课程的关系
先修课程为 “电路分析”、“模拟电子电路”等。
三、课程特点
本课程主要特点表现在以下几个方面：
知识理论系统性较强：学习本课程需要有一定的基础理论、知识作铺垫且又是学习有关后续专业课程的基础。
基础理论比较成熟：虽然电子技术发展很快，新器件、新电路日新月异，但其基本理论己形成相对稳定的体系。有限的学校教学不可能包罗万象、面面俱到，课程学习的重点是学习和掌握基本概念、基本分析和设计方法。
实践应用综合性较强：本课程是一门实践性很强的技术基础课，讨论的许多电子电路都是实用电路，均可做成实际的装置。课程的这一特点，决定了加强实践环节和动手能力的培养在本课程的重要地位。
四、教学总体要求
1.正确理解以下基本概念和术语
数制与码制，逻辑变量与逻辑函数，与、或、非逻辑，约束项，半导体器件的开关特性，三态输出与总线，组合电路与时序电路，编码与译码，同步与异步，电平触发与边沿触发，寄存与存储，RAM与ROM，计数与分频,A/D、D/A转换等。
2.掌握以下分析方法
● 用真值表、逻辑表达式、逻辑图、波形图及卡诺图描述逻辑问题的方法。
● 化简或变换逻辑函数的公式法和卡诺图法。
● 掌握组合逻辑电路的分析方法与设计方法。
● 掌握驱动方程、输出方程和状态方程分析同步时序电路的方法。
● 根据功能表使用MSI组成简单功能电路的方法。
● 使用EDA工具，分析、测试和设计数字电路的方法。
3.培养以下几方面的能力
● 具有分析简单数字电路逻辑功能的能力。
● 掌握数字电路的基本实验方法，根据要求选用中规模数字集成电路组成简单逻辑电路的能力。
● 分析、阅读简单数字装置逻辑图的能力。
● 掌握EDA工具分析、测试和设计简单数字电路的方法。
五、课程内容要求的层次
课程内容的要求分为掌握、理解和了解三个层次。
● 掌握：对所学的基本理论、分析方法、电路的功能、参数等有较透彻的理解，并能较熟练地应用。
● 理解：对所学的基本理论、分析方法、电路的功能、参数等能理解和记忆。
● 了解：定性地知道一些概念。

第二部分 媒体使用和教学过程建议
一、课程教学总学时数、总学分数
课内学时108， 6学分
二、文字教材、音像教材及相互关系
文字教材是主要教学媒体，包括教材的主体内容、辅导和实验内容，录像教材采用重点?专题的形式，主要讲解课程中的重点、难点，分析、设计电路的一般方法和思路。考虑到本课程内容的连续性和系统性，各专题之间既相对独立，又有一定的层次性。
三、考核
课程根据本教学大纲及课程考核说明的要求命题，采用闭卷方式统一考试，重点考核本课程的基本概念、基本知识和基本技能。为了保证实践环节的落实，课程成绩由形成性考核和终结性考试两部分组成：形成性考核由平时作业和实验组成，占课程总分的20％，由各地方电大组织实施，终结性考试占课程总分的80％。
四、 学时分配
章号 教 学 内 容 计划学时
（含实验学时） 实验学时 授课学时
 绪论 1  1
一 逻辑代数基础 11 0+2 2
二 集成逻辑门 14 2+2 3
三 组合逻辑电路 17 4+2 4
四 触发器 11 2+0 3
五 时序逻辑电路的分析和设计 10 2+0 2
六 常用时序逻辑电路 9 2+2 2
七 半导体存储器 6  2
八 可编程逻辑器件 4  2
九 脉冲单元电路 12 2+2 2
十 数-模和模-数转换电路 9 0+2 2
十一 数字系统（综合实验） 4 0+6 
 学 时 统 计 108 14+18 25
注：实验学时 = 真实实验学时 + 虚拟实验（EDA实验）学时

第三部分 教学内容和教学要求

一、逻辑代数基础
（一）教学内容
● 数制与编码。
● 逻辑代数的基本公式、常用公式和定理。
● 逻辑函数及其表示方法：真值表、逻辑式、逻辑图、卡诺图、波形图、VHDL描述。
● 逻辑函数的化简：公式化简法、卡诺图化简法，具有无关项的逻辑函数化简。
● 逻辑函数表达式的变换。
（二）教学要求
1.掌握的内容
● 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。
● 逻辑代数的三种基本运算、基本公式和常用公式。
● 运用公式法和卡诺图法，化简逻辑函数。
● 逻辑函数中的五种表示方法：真值表、逻辑式、逻辑图、卡诺图和波形图，表达方法之间的转换。
● 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。
● 运用EDA软件工具的器件调用，构造逻辑图，进行电路逻辑功能的分析。
2.理解的内容
● 进制的概念。
● 逻辑函数中约束的概念。
● 约束条件的表示方法，具有约束的逻辑函数化简方法。
3.了解的内容
● 几种常用的二进制代码及其特点。
● 逻辑代数的基本运算规则：代入规则、反演规则和对偶规则。
● VHDL对基本逻辑运算的描述。
二、集成逻辑门
（—）教学内容
● 半导体三极管（包括双极型和MOS管）的开关特性。
● 集成逻辑门的电压传输特性，输入和输出特性，常用集成逻辑门电路。
（二）教学要求
1.掌握的内容
● 常用集成逻辑门的逻辑功能及其使用。
● 特殊逻辑门：三态门、OC门和传输门的符号、逻辑功能及其使用。
● 调用74系列和4000系列门电路器件，构造逻辑图，进行电路逻辑功能的分析与测试。
2.理解的内容
● TTL和CMOS门电路的电气参数：速度、功耗、抗干扰和驱动能力。
3.了解的内容
● TTL与非门的电路组成、工作原理。
● CMOS反相器的电路组成、工作原理。
● 正逻辑和负逻辑的概念。
三、组合逻辑电路
（一）教学内容
● 组合逻辑电路的特点。
● 常用组合逻辑电路的功能及其应用。
● 组合逻辑电路的分析方法与设计方法。
（二）教学要求
l.掌据的内容
● 组合逻辑电路的特点。
● 用MSI构成组合逻辑电路的一般分析和设计方法，如：译码器和数据选择器等。
2.理解的内容
● 用小规模集成门电路组成的组合逻辑电路的一般分析和设计方法。
● 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。
3.了解的内容
● 运用EDA软件工具提供的74138、74153、7449等集成器件及仪器进行逻辑电路的分析和设计。
● 七段译码器的逻辑功能和使用方法。
● VHDL对常用组合逻辑电路的描述。
四、触发器
（—）教学内容
● 触发器的电路结构和功能描述方法。
● 触发器的逻辑功能分类。
（二）教学要求
1.掌握的内容
● 用特性方程、特性表、时序图表示RS触发器、D触发器、JK触发器和T触发器的逻辑功能。
2.理解的内容
● 常用集成触发器的逻辑符号、功能特点以及异步置位、复位功能。
3.了解的内容
● 使用EDA软件工具提供的集成触发器。
● 触发器的结构及工作原理。
● VHDL对触发器的描述。
五、时序逻辑电路的分析与设计
（一）教学内容
● 同步时序逻辑电路的特点。
● 同步时序逻辑电路的分析方法。
● 同步时序逻辑电路的设计方法。
（二）教学要求
l.掌握的内容
● 同步时序逻辑电路的特点。
● 同步时序逻辑电路的分析方法。
2.理解的内容
● 同步与异步时序电路的概念。
3.了解的内容
● 同步时序逻辑电路的设计方法。
● VHDL对有限状态机的设计方法。
六、常用时序逻辑电路
（一） 教学内容
● 时序逻辑电路的特点及一般分析方法。
● 寄存器的组成和工作原理。
● 计数器的组成和工作原理。
● 用中规模集成计数器构成任意进制计数器的分析、设计方法。
（二）教学要求
l.掌握的内容
● 时序逻辑电路的特点，异步和同步的概念。
● 用中规模集成计数器（复位法和置位法）构成任意进制计数器的分析方法。
● 使用EDA软件工具提供的中规模集成计数器74160、74161、74290和寄存器74194。
2.理解的内容
● 寄存的概念，单向、双向和移位寄存器的功能。
● 计数器的概念及其使用。
● 电路现态与次态、有效状态与无效状态、有效循环与无效循环、自启动等概念。
3.了解的内容
● VHDL对计数器和寄存器的描述。
七、半导体存储器
（—）教学内容
● ROM、EPROM的工作原理及应用。
● RAM的工作原理及应用。
（二）教学要求
l.理解的内容
● 半导体存储器的性能描述，特别是容量的表示方法。
2.了解的内容
● 半导体存储器的种类和特点。
● ROM、RAM的结构组成、工作原理和主要应用。
● RAM位扩展和字扩展的方式。
● 用存储器设计组合逻辑电路的原理和方法。
八、可编程逻辑器件
（—）教学内容
● PLD的基本结构、分类及其特点。
● 应用PLD的开发过程及其开发工具。
（二）教学要求
l.理解的内容
● PLD的基本结构、分类及其特点。
2.了解的内容
● 应用PLD设计逻辑电路的过程。
● PLD的开发工具使用。
九、脉冲电路
（—）教学内容
● 555定时器的工作原理及应用。
● 用555定时器构成的三种常用脉冲电路的工作特点、电路组成及其分析方法。
（二）教学要求
l.掌握的内容
● 施密特触发器、单稳态触发器和多谐振荡器的工作特点和典型应用。
2.理解的内容
● 用555定时器构成施密特触发器、单稳态触发器和多谐振荡器。
● 555定时器构成的施密特触发器、单稳态触发器输入电压与输出电压之间的关系，单稳态触发器脉冲宽度和多谐振荡器振荡周期的估算方法。
3.了解的内容
● 使用EDA软件工具提供的555定时器构造脉冲电路并进行测试。
● 脉冲波形的性能参数。
十、数-模和模-数转换电路
（—）教学内容
● D/A转换器的基本工作原理、输入和输出关系的计算。
● A/D转换器的基本工作原理、主要类型、结构特点、基本工作原理和性能比较。
● D/A、A/D转换器的转换精度和转换速度。
（二）教学要求
l.掌握的内容
● D/A转换器和A/D转换器的基本概念。
2.理解的内容
● D/A转换器的基本工作原理。
● A/D转换器的基本工作原理。
3.了解的内容
● 使用EDA软件工具提供的D/A、A/D转换器并进行测试。
● D/A转换器的输入和输出关系的计算。
● A/D转换器的主要类型、结构特点、基本工作原理和性能比较。
● D/A、A/D转换器的转换精度和转换速度。
十一、数字系统分析与设计
（—）教学内容
● 数字系统的基本概念。
● 数字系统基本分析方法。
● 数字系统基本设计方法。
（二）教学要求
l.理解的内容
● 数字系统的基本概念。
2.了解的内容
● 数字系统基本分析方法。
● 数字系统基本设计方法和VHDL的描述。

第四部分 实验内容和要求
一、实验内容及学时安排
序号 真实实验内容 虚拟实验（EDA实验）内容 学时
安排
1 逻辑代数基础 运用EDA软件工具的器件调用，构造逻辑图，进行电路逻辑功能的分析。 0+2
2 集成门电路功能测试 调用74系列和4000系列门电路器件，构造逻辑图，进行电路逻辑功能的分析 2+2
3 组合逻辑电路分析与设计 运用EDA软件工具提供的74138、74153、7449等集成器件及仪器进行逻辑电路的分析和设计。 4+2
4 集成触发器的使用 调用EDA软件工具提供的触发器模块及其集成触发器进行功能及其应用电路的测试。 2+0
5 时序逻辑电路分析与设计 使用EDA软件工具提供的中规模集成计数器74160、74161、74290和寄存器74194。 4+2
6 555定时器的应用 使用EDA软件工具提供的555定时器构造脉冲电路并进行测试。 2+2
7 数模和模数转换电路 使用EDA软件工具提供的D/A、A/D转换器并进行测试。 0+2
8 综合性实验 使用EDA软件工具对综合性电路进行测试 0＋6
二、实验要求
通过实验，注意培养以下几个方面的能力。
● 初步具备查阅电子器件手册的能力。
● 根据技术要求具备初步选用合适的元器件，组成实验电路，进行组装和调试的能力。
● 初步具有分析、寻找和排除电子电路中常见故障的能力。
● 初步具备应用EDA软件工具分析和设计简单数字电路的能力。
● 初步具备自行拟定实验步骤，分析和综合实验结果以及撰写实验报告的能力。
三、有关说明
实验是本课程必不可少的重要教学环节，由各地方电大负责开出。实验分为真实实验和虚拟实验两大类，虚拟实验指的是利用EDA软件工具完成实验。每次实验内容不宜过多，避免超学时。每个实验时数为2－3学时，设计性实验可为6－8学时，为确保每个学生有充分动手的机会，每组人数不得超过3人。提倡有条件的地方进行实验操作和动手能力的考核，规定实验未完成或不合格者，不能获得本课程学分。

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