《数字电子技术》课程教学大纲

数字电子技术课程教学大纲

(DIGITA1E1ECTRONICTECHNO1OGY)

总学时数：56其中实验学时：0

学 分：3.5

适用专业：电气工程与自动化专业

一、课程的性质、目的和任务

本课程是自动化专业的必修学科基础课程。数字电子技术是电工、电子系列课程知识平台上的重要组成部分，是在电子技术方面入门性质的重要技术基础课。其教学目的是使学生获得适应信息时代的电子技术方面的基本理论、基本知识和基本技能。培养学生分析和解决问题的能力，为以后深入学习数字电子技术领域的相关内容和专业应用打好基础。具体包括两方面：

一是正确分析设计数字电路特别是集成电路的基础；

二是进一步学习设计专用集成电路芯片的基础。

二、课程教学的基本要求

在本课程学习中，要求学生掌握数字电子技术中的基本概念、基本原理和基本分析方法，其中包括：数字逻辑基础知识、逻辑门电路、组合逻辑电路的分析和设计、触发器时序逻辑电路的分析和设计、存储器和可编程逻辑器件、脉冲波形的产生和变换、数模和模数转换器的基本内容。此外还应了解数字系统设计的一般方法。

三、课程的教学内容、重点和难点

第一章数字逻辑概论(6学时)

第一节数字逻辑电路概述

(1)数字信号和数字电路的特点

(2)数字电路的研究方法

第二节数制

(1)十进制数、二进制数、十六进制数的构成特点

(2)非十进制数向十进制数转换及十六进制与二进制的相互转换的方法

(3)十进制数向非十进制数转换的方法

第三节二进制数的算术运算

(1)无符号二进制数的算术运算

(2)带符号二进制数的减法运算

第四节编码

(1) 8421码内容及构成特点

(2) 2421码、5211码、循环码、余3循环码、ASC11码的构成特点及内容

第五节基本逻辑运算

第六节逻辑函数及其表示方法

基本要求：

(1)掌握数字信号与模拟信号的区别

(2)掌握常用数制及其相互之间的转换

(3)掌握原码、反码及补码的关系及转换

(4)掌握8421码内容及构成特点；了解其它常用代码的构成特点

重点难点：各种数制间相互转换，原码、反码及补码的概念及转换。

第二章逻辑代数（5学时）

第一节逻辑代数

（1）逻辑代数的基本定律和恒等式

（2）逻辑代数的运算规则

（3）逻辑函数的代数化简法

第二节逻辑函数的卡诺图化简法

（1）最小项的定义及其性质

（2）逻辑函数的最小项表达式

（3）用卡诺图表示逻辑函数

（4）用卡诺图化简逻辑函数

建议：卡诺图法化简仅介绍到4变量的逻辑函数化简

基本要求：

（1）熟悉常用逻辑代数的基本定律及规划，掌握逻辑函数表达式的变换。

（2）掌握逻辑函数的卡诺图化简。

重点难点：（1）逻辑函数的表示方法及相互转换

（2）逻辑函数的公式法化简和卡诺图化简。

第三章逻辑门电路（6学时）

第一节MOS逻辑门门电路

（1）数字集成电路简介

（2）逻辑电路的一般特性

（3） MOS开关及其等效电路

（4） CMoS反相器

（5） CMOS逻辑门电路

（6） CMoS漏极开路门和三态输出门电路

（7） CMOS传输门

（8） CMOS逻辑门电路的技术参数

（9） NMOS门电路

第二节TT1逻辑门电路

（I）BJT的开关特性，基本BJT反相器的动态性能

（2） TT1反相器的基本电路

（3） TT1逻辑门电路、集成开路门和三态门电路

第三节逻辑描述中的几个问题

（1）正负逻辑问题

（5）基本逻辑门电路的等效符号及其应用

第四节逻辑门电路使用中的几个实际问题

（1）

各种门电路之间的接口问题

（2）门电路带负载时的接口问题

（3）

抗干扰措施

基本要求：

（1）了解各类集成逻辑门的基本特性

（2）掌握使用集成逻辑门的注意事项

重点难点：（1）各类门电路功能及应用；

（2）逻辑门电路的使用注意事项。

第四章组合逻辑电路(7学时)

第一节组合逻辑电路的分析

(1)组合逻辑电路的特点、逻辑功能描述、类型和研究方法

(2)组合逻辑电路的分析

第二节组合逻辑电路的设计

第三节组合逻辑电路中的竞争与冒险

(1)竞争冒险产生的原因、识别

(2)竞争冒险的消除

第四节常用中规模组合逻辑电路

(1)二进制优先编码器、二-十进制优先编码器

(2)译码器及其应用

(3)数据选择器及其应用

(4)数据分配器

(5)数值比较器

(6)加法器

第五节组合可编程逻辑器件：

P1D的结构、表示方法及分类

基本要求：

(1)掌握组合逻辑电路的特点、逻辑功能描述、类型和研究方法；

(2)掌握组合逻辑电路的分析方法

(3)掌握组合逻辑电路的设计方法

(4)掌握编码器、译码器、数据选择器、数据分配器功能、数值比较器、加法器功能及应用

(5)了解竞争冒险产生的原因、识别及消除

重点难点：(1)组合逻辑电路的分析与设计

(2)常用组合逻辑器件的应用

第五章锁存器和触发器(4学时)

第一节双稳态存储单元电路及锁存器：SR锁存器、D锁存器

第二节触发器的电路结构和工作原理

第三节触发器的逻辑功能

D触发器，JK触发器，T和T'触发器，SR触发器

建议：除RS触发器外，其余触发器着重强调功能及其表示方法，电路结构的内部结构不作要求。

基本要求：

(1)掌握基本RS锁存器、逻辑门控SR锁存器的结构及功能

(2)掌握各类触发器的功能

(3)掌握触发器的逻辑符号；会画各类触发器的时序波形图

重点难点：(1)各类触发器的逻辑功能

(2)各类触发器的时序波形图

第六章时序逻辑电路(6学时)

第一节时序逻辑电路概述

(1)时序逻辑电路的概念和特点

(2)时序逻辑电路的分类及功能表示方法

第二节同步时序逻辑电路的分析

第三节异步时序逻辑电路的分析

第四节同步时序逻辑电路的设计方法

第五节常用集成时序逻辑器件及应用

(1)寄存器和移位寄存器

(2)计数器

建议：二进制计数器和十进制计数器部分以同步计数器为主，异步计数器仅作为了解内容。

基本要求：

(1)掌握时序逻辑电路的概念和特点、分类及功能表示方法

(2)掌握同步时序电路的典型分析方法

(3)掌握和了解异步时序电路的典型分析方法

(4)掌握同步时序逻辑电路的设计方法

(5)理解二进制计数器、十进制计数器、集成计数器

(6)掌握任意进制计数器的构成

(7)了解寄存器和移位寄存器、序列信号发生器

(8)掌握移位寄存器的应用

重点难点：(1)时序逻辑电路的分析

(2)时序逻辑电路的分析

(3)使用集成计数器构成任意进制计数器

第七章存储器、复杂可编程器件和现场可编程门阵列(4学时)

第一节只读寄存器

(I)ROM的定义与基本结构

(2)二维译码

(3)可编程RoM

(4)集成电路ROM

(5)ROM的应用举例

第二节随机存取存储器

(1)静态随机存取存储器

(2)动态随机存取存储器

(3)存储容量扩展

第三节可编程逻辑器件简介

建议：可编程逻辑器件简单介绍一下，有个基本的思路。

基本要求：

(1)掌握半导体存储器地址、字、位、存储容量、存储单元等基本概念。

(2)了解RAM的存储原理以及存储器的一般结构和工作原理。

(3)了解各类ROM,尤其是可编程ROM的特点，正确理解可编程的概念。

(4)掌握存储器容量扩展的一般方法。

(5)正确理解用可编程逻辑阵列PA1、GA1实现各种逻辑功能电路的基本原理。重点：“存储单元”“字”、“位”、“地址”、“地址单元”等基本概念，存储器的读/写控制以及存储器容量扩展方法。

难点：各类半导体存储器的应用。

第八章脉冲波形的产生与变换（6学时）

.第一节单稳态触发器

（1） COM∏电路组成的微分型单稳态触发器

（2）集成单稳态触发器

（3）单稳态触发器的应用

第二节施密特触发器

（1）门电路组成的施密特触发器

<2）集成施密特触发器

（3）施密特触发器的应用

第三节多谐振荡器

（1）门电路组成的多谐振荡器

<2）用施密特触发器构成波形产生电路

（3）石英晶体振荡器

第四节555定时器及其应用：

（1） 555定时器：

（2） 555定时器组成的施密特触发器；

（3） 555定时器组成的单稳态触发器；

（4） 555定时器组成的多谐振荡器

基本要求：

（1）正确理解多谐振荡器、单稳态触发器、施密特触发器的电路组成及工作原理，了解各种石英晶体谐振电路。

（2）掌握多谐、单稳、施密特US1器件的逻辑功能、波形分析及主要参数计算。

（3）掌握555定时器的工作原理。

（4）掌握由555定时器组成的多谐、单稳、施密特电路工作原理、指标参数及电路元件参数的计算。

重点难点：（1）555定时器的基本工作原理及典型应用

（2）集成单稳态触发器的基本功能

第九章数模与模数转换器（5学时）

第一节D/A转换器

（1）D/A转换器的基本工作原理、主要技术指标

（2）常用D/A转换器简介

第二节A/D转换器

（1）A/D转换器的基本工作过程、主要技术指标

（2）集成A/D转换电路

基本要求：

掌握数/模、模/数转换器的功能及工作原理重点：A/D、D/A转换器的基本原理分析。

难点：权值、采样/保持、量化/编码、转换精度的理解。

四、课程各教学环节要求

本课程教学环节除讲课外还有作业和考试等。

本课程安排了7个实验，共14学时（单独安排课时），具体内容和要求见实验大纲。

作业的基本要求是通过完成各章的习题，巩固和掌握教学的重点和难点。各章题量见学时分配。

本课程采用闭卷考试。成绩评定方法为考试（70%）+平时（20%）+作业（10%）。

五、学时分配表

各教学环节学时分配

章号 主要内容

讲授

一 数字逻辑概论

二 逻辑代数

三 逻辑门电路

四 组合逻辑电路

五 锁存器和触发器

作业量实验

讨论 习题其它

小计

课

备

注

（题）

5

5

6

7

4

6

4

6

5

2

50

1

1

1

1

1

1

6

6

7

8

4

7

5

3~4

5~6

5~6

5~6

5

5

5~6

4

4

时序逻辑电路

七

存储器、复杂可编程器件和现场可编程门阵列

八 脉冲波形的产生与变换

九 数模与模数转换器

十 期末复习

合计

6

6

5

2

56

43~49

六、课程与其它课程的联系：

本课程一般应在学完普通物理、电路原理、模拟电子技术之后开课。而木课程又是后续的有关电子、电气、计算机硬件等专业课程的前置课程。

七、教材及教学参考书

教材：康华光.《电子技术基础》（数字部分）第五版.北京：高等教学出版社，2008年。参考书：

阎石.《数字电子技术基础》第五版.北京：高等教育出版社，2008年。