《數(shù)字電子技術(shù)》課程教學(xué)大綱

《數(shù)字電子技術(shù)》課程教學(xué)大綱一、課程基本信息1．課程編號(hào)：14L185Q2．課程體系/類別：專業(yè)基礎(chǔ)課/主干課3．學(xué)時(shí)/學(xué)分：48/34．先修課程：高等數(shù)學(xué)、電路分析、模擬電子技術(shù)5．適用專業(yè)：通信工程、自動(dòng)化、鐵道信號(hào)、電子科學(xué)與技術(shù)等二、課程教學(xué)目標(biāo)及學(xué)生應(yīng)達(dá)到的能力通過本課程的學(xué)習(xí)，加深對(duì)相關(guān)理論的深刻理解，提高分析和評(píng)估數(shù)字電路與系統(tǒng)的能力，掌握利用新技術(shù)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)集成電路和高密度可編程邏輯器件構(gòu)成電子系統(tǒng)的能力，培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)現(xiàn)問題、解決問題、評(píng)估問題的工程實(shí)踐能力，為進(jìn)一步學(xué)習(xí)各種超大規(guī)模集成電路的系統(tǒng)打下良好基礎(chǔ)。通過本課程的學(xué)習(xí)力求使學(xué)生達(dá)到：1．掌握數(shù)字邏輯電路的基本概念與基本理論；2．掌握設(shè)計(jì)數(shù)字電路系統(tǒng)的基本分析與設(shè)計(jì)方法；3．掌握查閱集成電路手冊(cè)和有關(guān)資料的基本方法；4．掌握數(shù)字電路的實(shí)驗(yàn)技能、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和測(cè)試方法；5．提高學(xué)的發(fā)現(xiàn)問題、解決問題、評(píng)估問題的工程實(shí)踐能力。三、課程教學(xué)內(nèi)容和要求理論教學(xué)：序號(hào)知識(shí)單元知識(shí)點(diǎn)要求推薦學(xué)時(shí)1數(shù)字邏輯基礎(chǔ)數(shù)字邏輯基礎(chǔ)概述了解3數(shù)制與編碼掌握（重點(diǎn)）邏輯代數(shù)基礎(chǔ)掌握邏輯函數(shù)的表示方法掌握（難點(diǎn)）2邏輯門電路晶體管TTL與、或、非電路原理與應(yīng)用、MOS與、或、非集成邏輯門電路原理與應(yīng)用、集成注入邏輯電路I2L原理熟悉2三態(tài)門、OC門原理掌握（重點(diǎn)）1射極耦合ECL原理、BiCMOS電路原理熟悉（難點(diǎn)）1集成電路的工作過程與外部特性、三態(tài)總線傳輸數(shù)據(jù)系統(tǒng)的應(yīng)用。專題研討3組合邏輯電路組合邏輯電路分析與設(shè)計(jì)、通用集成邏輯模塊電路的分析及其應(yīng)用。掌握3組合邏輯電路競(jìng)爭(zhēng)與冒險(xiǎn)的機(jī)理、冒險(xiǎn)現(xiàn)象的識(shí)別、冒險(xiǎn)現(xiàn)象的消除方法掌握（重點(diǎn)）1超高速集成電路硬件描述語(yǔ)言VHDL熟悉（難點(diǎn)）1VHDL的行為描述與結(jié)構(gòu)描述。專題研討4時(shí)序邏輯電路基本RS觸發(fā)器、同步RS觸發(fā)器、主從JK觸發(fā)器、主從T觸發(fā)器、維持阻塞D觸發(fā)器結(jié)構(gòu)及工作原理掌握3時(shí)序電路的特點(diǎn)及其結(jié)構(gòu)同步時(shí)序電路的分析與設(shè)計(jì)掌握3邊沿JK觸發(fā)器結(jié)構(gòu)及工作原理主從JK觸發(fā)器對(duì)激勵(lì)信號(hào)的要求掌握（重點(diǎn)）1異步時(shí)序電路的分析與設(shè)計(jì)基本方法完全給定狀態(tài)轉(zhuǎn)換表的化簡(jiǎn)熟悉（難點(diǎn)）1維持阻塞D觸發(fā)器邊沿JK觸發(fā)器工作原理與特點(diǎn)專題研討5常用時(shí)序集成電路及其應(yīng)用中規(guī)模集成同步、異步計(jì)數(shù)器的工作原理與應(yīng)用、可逆計(jì)數(shù)器工作原理與應(yīng)用、中規(guī)模集成寄存與移位寄存器的工作原理與應(yīng)用掌握4反饋移位型序列信號(hào)發(fā)生器最長(zhǎng)線性移位寄存器序列信號(hào)發(fā)生器熟悉時(shí)序模塊的應(yīng)用掌握（重點(diǎn)）2計(jì)數(shù)器型序列信號(hào)發(fā)生器原理與特點(diǎn)掌握（重點(diǎn)）2同步、異步時(shí)序電路的分析和設(shè)計(jì)方法專題研討6可編程邏輯器件可編程邏輯器件的基本概念與基本單元、只讀存儲(chǔ)器ROM和可編程邏輯陣列PLA原理與特點(diǎn)、可編程陣列邏輯PAL和通用陣列邏輯GAL原理與特點(diǎn)、高密度可編程邏輯器件HDPLD和現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列FPGA工作原理熟悉2隨機(jī)訪問存儲(chǔ)器RAM原理及其應(yīng)用掌握（重點(diǎn)）2電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化現(xiàn)狀與發(fā)展大規(guī)模集成電路的分析和設(shè)計(jì)方法熟悉（難點(diǎn)）2數(shù)字存儲(chǔ)的方式與實(shí)踐專題研討7A/D轉(zhuǎn)換器與D/A轉(zhuǎn)換器ADC與DAC基本原理、權(quán)電阻型D/A轉(zhuǎn)換器、R-2R網(wǎng)絡(luò)型D/A轉(zhuǎn)換器掌握3集成DAC0832及其應(yīng)用并行比較型ADC掌握集成A/D轉(zhuǎn)換器及其應(yīng)用集成A/D轉(zhuǎn)換器ADC0809轉(zhuǎn)換原理掌握逐次比較型A/D轉(zhuǎn)換器雙積分型A/D轉(zhuǎn)換器掌握（重點(diǎn)）串行比較型A/D轉(zhuǎn)換器熟悉（難點(diǎn)）高性能A/D與D/A的外特性研究專題研討8脈沖的產(chǎn)生和整形單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器工作原理與應(yīng)用集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器掌握3晶體振蕩器集成555定時(shí)器及其應(yīng)用掌握單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器應(yīng)用、非對(duì)稱式、對(duì)稱式等電路構(gòu)成多諧振蕩器原理掌握（重點(diǎn)）施密特觸發(fā)器的基本工作原理掌握（難點(diǎn)）實(shí)驗(yàn)教學(xué)：序號(hào)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目主要內(nèi)容實(shí)驗(yàn)類型必做/選做推薦學(xué)時(shí)1數(shù)字電路基本測(cè)試技術(shù)和方法根據(jù)TTL、CMOS門電路的主要參數(shù)定義，設(shè)計(jì)測(cè)試電路對(duì)74LS00和74HC00的參數(shù)測(cè)試技能必做22時(shí)序邏輯電路及脈沖產(chǎn)生的綜合實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)可編程彩燈控制器選作題：（1）用比較器和移位寄存器設(shè)計(jì)一電子鎖（2）用譯碼器和計(jì)數(shù)器設(shè)計(jì)π發(fā)生器設(shè)計(jì)必做23可編程集成電路器件的綜合實(shí)現(xiàn)用EPROM2764、DAC0832和其它電路設(shè)計(jì)一個(gè)三角波發(fā)生器選作題：（1）用EPROM2764、DAC0832和其它電路設(shè)計(jì)一個(gè)音樂發(fā)生器（2）用A/D轉(zhuǎn)換器CC7106設(shè)計(jì)數(shù)字電壓表綜合必做24數(shù)字系統(tǒng)的電路設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)方法設(shè)計(jì)多功能時(shí)鐘控制器選作題：（1）記分式多智力數(shù)字搶答器（2）數(shù)字頻率計(jì)綜合必做2四、課程教學(xué)安排在教學(xué)方法上，將課堂教學(xué)、專題講座、課堂討論、多媒體課件、新技術(shù)實(shí)驗(yàn)有機(jī)地結(jié)合，充分利用多媒體教學(xué)手段提高教學(xué)效率。課堂講授部分在課堂講授中，從宏觀上引導(dǎo)學(xué)生對(duì)課程內(nèi)容的總體把握，在掌握課程基本理論和基本方法的基礎(chǔ)上，使學(xué)生能夠觸類旁通；從微觀上啟發(fā)學(xué)生能夠從基本原理、集成電路外特性及系統(tǒng)工程方面去分析問題、解決問題和評(píng)估問題，提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)與探究能力。課堂討論部分在課堂討論中，學(xué)生提出疑難問題與新技術(shù)相關(guān)問題。在教師的啟發(fā)引導(dǎo)下，一起分析研究，評(píng)估問題并提出多個(gè)可行解決方案。交換課程學(xué)習(xí)與專題研究的內(nèi)容與體會(huì)，相互促進(jìn)，共同提高。在多媒體教室中，可以將多種教學(xué)方法有機(jī)地的結(jié)合起來，并利用電子教案，CAI課件等教學(xué)輔助工具，實(shí)現(xiàn)邊學(xué)習(xí)、邊討論、邊實(shí)驗(yàn)。專題研討(含實(shí)驗(yàn)教學(xué))將理論教學(xué)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)緊密結(jié)合，以面向工程實(shí)際問題為載體，以小組為單位，圍繞大學(xué)生電子電路競(jìng)賽和創(chuàng)新項(xiàng)目，設(shè)計(jì)系列化的研究專題項(xiàng)目，循序漸進(jìn)地引導(dǎo)學(xué)生開展專題研究與討論，從而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的能力，培養(yǎng)學(xué)生的探索精神和創(chuàng)新意識(shí)。對(duì)于大規(guī)模集成數(shù)字電路系統(tǒng)綜合應(yīng)用與新技術(shù)學(xué)習(xí)專題，通過專題講座，給學(xué)生布置相關(guān)的科研小論文，鼓勵(lì)學(xué)生自主選題，學(xué)生通過查閱資料、制定方案、分組實(shí)施等環(huán)節(jié)，最后歸納整理、交流評(píng)價(jià)，以提高學(xué)生善于發(fā)現(xiàn)問題、評(píng)估和解決問題的能力，培養(yǎng)學(xué)生積極的科學(xué)研究態(tài)度及團(tuán)隊(duì)精神。五、課程的考核理論考試成績(jī)比例：平時(shí)成績(jī)(10%)+專題研討(10%)+期中考試（論文或口試）(20%)+期末考試(60%)。平時(shí)成績(jī)根據(jù)習(xí)題作業(yè)、課堂討論、課堂提問綜合評(píng)定。專題研討的成績(jī)由教師、學(xué)生根據(jù)專題研討報(bào)告、研究成果展示、交流情況綜合評(píng)定。期中、期末考試內(nèi)容側(cè)重于基本概念、基本內(nèi)容及其知識(shí)點(diǎn)的綜合應(yīng)用。期末考試成績(jī)50分以上計(jì)入理論課成績(jī)核算?？荚囆问剑嚎谠嚒㈤]卷、開卷、開卷閉卷相結(jié)合、總結(jié)報(bào)告與小論文。實(shí)驗(yàn)考試成績(jī)比例：實(shí)驗(yàn)報(bào)告成績(jī)（30%）+實(shí)驗(yàn)操作（40%）+期末考試成績(jī)（30%）?？偝煽?jī)：理論（85%）+實(shí)驗(yàn)（15%）實(shí)驗(yàn)成績(jī)及格后參與總成績(jī)的核算。六、本課程與其它課程的聯(lián)系與分工先修課程：高等數(shù)學(xué)、電路分析、模擬電子技術(shù)后續(xù)課程：電子系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)、微機(jī)接口、數(shù)字信號(hào)處理、DSP技術(shù)及應(yīng)用電路分析使學(xué)生掌握了電路瞬時(shí)和穩(wěn)態(tài)概念、系統(tǒng)頻率特性等基本理論，模擬電子技術(shù)使學(xué)生具備了半導(dǎo)體基本概念與基本理論，為本課程數(shù)字電子電路分析與設(shè)計(jì)奠定理論基礎(chǔ)。數(shù)字電子技術(shù)是基于半導(dǎo)體的電子技術(shù)入門課程之一，主要學(xué)習(xí)數(shù)字電子電路的基本概念、基本分析方法和基本實(shí)踐技能，其教學(xué)內(nèi)容為后續(xù)微機(jī)原理與接口技術(shù)、DSP、嵌入式系統(tǒng)等電子技術(shù)相關(guān)課程的學(xué)習(xí)奠定了基礎(chǔ)。七、建議教材及教學(xué)參考書[1]侯建軍.數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)（第二版）.北京：高等教育出版社.2007。[2]閻石.數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)（第五版）.北京：清華大學(xué)出版社.2006。[3]侯建軍.電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)、綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)與課程設(shè)計(jì).北京：高等教育出版社.2007。[4]謝自美.電子線路設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)、測(cè)試.武漢：華中科技大學(xué)出版社.2006。[5]周祖成.電子設(shè)計(jì)硬件描述語(yǔ)言VHDL.北京：學(xué)苑出版社.1994。[6]M.MorrisMano.DigitalDesign.PrenticeHall,Inc．2002