《數(shù)字邏輯》教學(xué)大綱

第20頁共20頁《數(shù)字邏輯》教學(xué)大綱《數(shù)字邏輯》教學(xué)大綱DigitalLogic適用范圍：2023本科人才培養(yǎng)方案課程編號：112131924學(xué)分：3學(xué)時：48開課學(xué)期：第二學(xué)期先修課程：《計算機科學(xué)導(dǎo)論》、《C語言程序設(shè)計》適用專業(yè)：計算機科學(xué)與技術(shù)建議教材：楊志忠主編，《數(shù)字電子技術(shù)根底》，高等教育出版社，2023。開課單位：計算機學(xué)院一、課程的性質(zhì)與任務(wù)課程性質(zhì)：《數(shù)字邏輯》是一門應(yīng)用性很強的技術(shù)根底課。通過本課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生將具備數(shù)字電路的邏輯分析^p與設(shè)計的根本知識，掌握數(shù)字系統(tǒng)中常用功能部件的應(yīng)用分析^p、邏輯設(shè)計等根本技能，并能根據(jù)設(shè)計要求，用適宜的集成電路芯片完成各種邏輯部件和較為復(fù)雜的數(shù)字邏輯系統(tǒng)的設(shè)計。為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)，如計算機組成原理等打下堅實的根底。課程任務(wù)：本課程分為四個局部。第一局部主要介紹邏輯代數(shù)根底和根本門電路等根本概念；第二局部介紹組合邏輯電路、觸發(fā)器、時序邏輯電路的定義及應(yīng)用；第三局部介紹脈沖產(chǎn)生與整形電路的定義及應(yīng)用；第四局部介紹數(shù)模和模數(shù)轉(zhuǎn)換器。通過本課程，在講解邏輯電路根本概念和根本知識的根底上，培養(yǎng)學(xué)生使用各種邏輯分析^p與設(shè)計的工程方法和工程工具，學(xué)習(xí)典型邏輯功能部件的內(nèi)部構(gòu)造，掌握其工作原理，可以承當(dāng)小型數(shù)字電路分析^p或設(shè)計的簡單應(yīng)用課題。二、課程對畢業(yè)要求的支撐關(guān)系課程對畢業(yè)要求的支撐說明如表1所示。表1課程對畢業(yè)要求的支撐關(guān)系畢業(yè)要求觀測點〔關(guān)鍵指標點〕支撐說明1.工程知識：可以將數(shù)學(xué)、自然科學(xué)、工程根底和專業(yè)知識用于解決計算機領(lǐng)域的復(fù)雜工程問題。指標點1.3：能運用計算機專業(yè)知識界定模型的優(yōu)化方向并尋求模型的優(yōu)化途徑。課程以掌握根本知識、邏輯代數(shù)根底、門電路、觸發(fā)器、數(shù)字電路分析^p與設(shè)計的根本方法。掌握中規(guī)模集成器件的原理與應(yīng)用、脈沖波形的產(chǎn)生和整形。從而實現(xiàn)對該指標點的支撐。2.問題分析^p：可以應(yīng)用數(shù)學(xué)、自然科學(xué)、工程科學(xué)和專業(yè)知識的根本原理，識別、表達、并通過文獻研究分析^p計算機領(lǐng)域復(fù)雜工程問題，以獲得有效結(jié)論。指標點2.2：可以針對詳細的計算機工程問題選擇適宜的數(shù)學(xué)模型，分析^p其可行性，驗證正確性。課程完成組合邏輯電路、時序邏輯電路、中規(guī)模集成器件的原理與應(yīng)用，從而實現(xiàn)對該指標點的支撐。12.終身學(xué)習(xí)：可以針對詳細的計算機工程問題選擇適宜的數(shù)學(xué)模型，分析^p其可行性，驗證正確性。指標點12.2：可以利用多種手段獲取資料和文獻，凝練出問題，明白自己的缺陷，具備進一步把握自己開展方向的才能。課程在完成組合邏輯電路、時序邏輯電路、中規(guī)模集成器件的原理與應(yīng)用，從而實現(xiàn)對該指標點的支撐。三、課程目的德育目的：具有人文社會科學(xué)素養(yǎng)、公民道德程度和社會責(zé)任感，具有環(huán)境保護和可持續(xù)開展理念，可以在計算機工程理論中理解并遵守職業(yè)道德和標準，可以基于工程相關(guān)背景知識進展合理分析^p，評價對社會、安康、平安、法律以及文化的影響，理解并履行責(zé)任。課程目的1：掌握數(shù)字電路根底知識、邏輯代數(shù)根本理論、數(shù)字電路根本器件的構(gòu)造原理和特性以及分析^p與設(shè)計的根本方法，能將其應(yīng)用于復(fù)雜數(shù)字工程問題的推理分析^p?！?.3〕課程目的2：理解常用中規(guī)模數(shù)字集成器件的原理及其在數(shù)字系統(tǒng)中的應(yīng)用，能對復(fù)雜數(shù)字工程問題進展邏輯分析^p?！?.3〕課程目的3：能運用數(shù)字電路的邏輯分析^p和設(shè)計的根本方法，識別和判斷數(shù)字系統(tǒng)中影響其性能的關(guān)鍵環(huán)節(jié)?！?.2〕課程目的4：掌握中小規(guī)模數(shù)字集成器件的工作原理和應(yīng)用方法，能對計算機應(yīng)用領(lǐng)域復(fù)雜工程問題中的數(shù)字系統(tǒng)進展研究和分析^p?！?2.2〕四、課程學(xué)習(xí)內(nèi)容、學(xué)習(xí)要求與學(xué)時分配1.理論學(xué)習(xí)內(nèi)容、要求與學(xué)時分配表2理論學(xué)習(xí)內(nèi)容、要求與學(xué)時分配表課程內(nèi)容學(xué)習(xí)要求思政元素推薦學(xué)時教學(xué)方式支撐課程目的一、緒論1.模擬信號與數(shù)字信號、模擬電路與數(shù)字電路的區(qū)別與聯(lián)絡(luò)。2.數(shù)字量、數(shù)制的概念及不同數(shù)制的互化。3.二進制數(shù)的算術(shù)運算。4.根本邏輯運算、邏輯函數(shù)的概念及邏輯問題的描繪。5.邏輯函數(shù)的常用表示方法：表達式，真值表，邏輯圖，波形圖；各種表示法的互相轉(zhuǎn)換。1.理解模擬信號與數(shù)字信號、模擬電路與數(shù)字電路的區(qū)別與聯(lián)絡(luò)；2.掌握數(shù)字量、數(shù)制的概念及不同數(shù)制的互化，二進制數(shù)的算術(shù)運算，根本邏輯運算、邏輯函數(shù)的概念及邏輯問題的描繪，邏輯函數(shù)的常用表示方法：3.表達式，真值表，邏輯圖，波形圖等表示法及其互相轉(zhuǎn)換。深化體會數(shù)字電路的開展就是計算機的開展歷程；增強學(xué)生科技自信，增強愛國熱情。講授演示二、邏輯代數(shù)根底1.邏輯代數(shù)的根本公式和常用公式、3個根本規(guī)那么〔代入規(guī)那么，反演規(guī)那么，對偶規(guī)那么)。2.最小項的概念及邏輯函數(shù)標準。3.邏輯函數(shù)的公式化簡法和卡諾圖化簡法。4.無關(guān)項的概念以及在邏輯函數(shù)化簡中的應(yīng)用。5.理解VHDL語言的構(gòu)造與編程方法。1.理解VHDL語言的構(gòu)造與編程方法；2.掌握邏輯代數(shù)的根本公式和常用公式，最小項的概念及邏輯函數(shù)標準，3.邏輯函數(shù)的公式化簡法和卡諾圖化簡法，無關(guān)項的概念以及在邏輯函數(shù)化簡中的應(yīng)用。引導(dǎo)學(xué)生將知識、思想、方法和動機的多樣性結(jié)合于培養(yǎng)，激發(fā)創(chuàng)新意識。講授演示三、邏輯門電路1.TTL邏輯門電路、三態(tài)門的電路構(gòu)造和邏輯功能。2.常用邏輯門芯片的參數(shù)，掌握其使用方法。1.理解常用邏輯門芯片的參數(shù)；2.掌握TTL邏輯門電路、三態(tài)門的電路構(gòu)造和邏輯功能其使用方法。用辯證法的否認觀來分析^p半導(dǎo)體器件在數(shù)字電路中的作用，引導(dǎo)學(xué)生正確對待事物開展的新方向，堅持量變與質(zhì)變相統(tǒng)一，做到創(chuàng)新從根底做起，一步一個腳印講授演示四、組合邏輯電路1.組合邏輯電路的分析^p方法和設(shè)計方法。2.組合邏輯電路的竟?fàn)帯半U現(xiàn)象及其產(chǎn)生的原因。3.常用組合邏輯電路的工作原理。4.用中規(guī)模的組合功能元件設(shè)計組合邏輯電路的方法。1.理解組合邏輯電路的竟?fàn)帯半U現(xiàn)象及其產(chǎn)生的原因；2.掌握組合邏輯電路的分析^p方法和設(shè)計方法，3.常用組合邏輯電路的工作原理，中規(guī)模的組合功能元件設(shè)計組合邏輯電路的方法。引導(dǎo)學(xué)生正確對待個體與整體的辯證關(guān)系，充分發(fā)揮個人在創(chuàng)新團隊中的作用，在進步團隊凝聚力和綜合性的同時實現(xiàn)個人創(chuàng)造力和核心力。講授演示1、2、3、4五、鎖存器與觸發(fā)器1.鎖存器、觸發(fā)器區(qū)別及主要應(yīng)用。2.RS、D、JK、T四種根本鎖存器和觸發(fā)器的工作原理、特性方程及其轉(zhuǎn)換方法。3.根據(jù)給定輸入信號畫出鎖存器、觸發(fā)器的輸出波形圖。1.理解鎖存器、觸發(fā)器區(qū)別及主要應(yīng)用；2.掌握時序邏輯電路的根本單元—鎖存器、觸發(fā)器的邏輯功能及其工作原理3.根據(jù)給定輸入信號畫出鎖存器、觸發(fā)器的輸出波形圖。每一個小的努力都有意義，“勿以善小而不為”。講授演示六、時序邏輯電路1.分析^p和設(shè)計時序邏輯電路的一般方法。2.時序電路的自啟動特性。3.存放器、移位存放器的功能分析^p。4.計數(shù)器的功能分析^p、模塊設(shè)計與應(yīng)用。5.中規(guī)模時序邏輯功能元件設(shè)計時序邏輯電路的方法。1.理解時序電路的自啟動特性，中規(guī)模的時序邏輯功能元件設(shè)計時序邏輯電路的方法；2.掌握分析^p和設(shè)計時序邏輯電路的一般方法，存放器、移位存放器的功能分析^p，計數(shù)器的功能分析^p、模塊設(shè)計與應(yīng)用。理解事物的開展規(guī)律，并利用規(guī)律進展改造和創(chuàng)新，一定會事半功倍，進步工作效率講授演示1、2、3、4七、脈沖波形的產(chǎn)生和變換1.單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器工作原理。2.施密特觸發(fā)器工作原理。3.多諧振蕩器工作原理。4.555定時器等脈沖波形的產(chǎn)生和整形電路的，熟悉幾種典型電路。1.掌握單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器、施密特觸發(fā)器、多諧振蕩器工作原理2.555定時器等脈沖波形的產(chǎn)生和整形電路。在理論中不斷總結(jié)創(chuàng)新經(jīng)歷，深化學(xué)習(xí)，迎難而上講授演示八、數(shù)模與模數(shù)轉(zhuǎn)換器1.根本DAC電路的根本概念以及D/A轉(zhuǎn)換的根本原理。2.常用DAC芯片及其DAC的主要性能參數(shù)及芯片選用方法。2.根本ADC電路的根本概念和A/D轉(zhuǎn)換的根本原理，常用ADC芯片及典型應(yīng)用1.DAC電路的根本概念以及D/A轉(zhuǎn)換的根本原理，2.ADC電路的根本概念和A/D轉(zhuǎn)換的根本原理。引導(dǎo)學(xué)生要從辯證唯物角度認識學(xué)習(xí)過程，理解事物的開展規(guī)律講授演示九、存儲器1.存儲器的構(gòu)造特點和工作原理。2.可編程邏輯器件等大規(guī)模集成電路的原理、特點和應(yīng)用。1.理解可編程邏輯器件等大規(guī)模集成電路的原理、特點和應(yīng)用2.掌握存儲器的構(gòu)造特點和工作原理。引導(dǎo)學(xué)生不要回絕每一個微小的變化，任何一個微小的變化在某種特定的情況下，都可能形成雪崩效應(yīng)，改變整個局勢。講授演示2.實驗內(nèi)容、要求與學(xué)時分配表3實驗內(nèi)容、要求與學(xué)時分配表工程名稱實驗要求思政元素推薦學(xué)時實驗類型支撐課程目的TTL集成與非門電路實驗查找所用芯片的管腳圖，分析^p實驗中電路的邏輯功能，掌握電路的連接，排除故障和調(diào)試方法。求真務(wù)實驗證組合邏輯電路實驗學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)選擇器實現(xiàn)邏輯函數(shù)的方法，掌握電路的連接，排除故障和調(diào)試方法家國情懷驗證觸發(fā)器實驗要求查找所用芯片的管腳圖，掌握RS、JK、D觸發(fā)器的邏輯功能，并熟悉JK觸發(fā)器構(gòu)成計數(shù)器的方法，掌握電路的連接，排除故障和調(diào)試方法。求真務(wù)實驗證計數(shù)器實驗學(xué)習(xí)計數(shù)器的邏輯功能，掌握74ls90構(gòu)成任意進制計數(shù)器的方法，掌握電路的連接，排除故障和調(diào)試方法團隊合作驗證五、課程的考核與成績評定方式〔一〕考核方式、成績構(gòu)成及考核時間本課程成績由平時考核和期末考核構(gòu)成，其中平時考核包含課前課堂、作業(yè)、期中考試及實驗的考核，如表3所示。表3考核方式及占比考核方式考核根據(jù)分數(shù)成績構(gòu)成平時考核課前課堂考勤采用課前預(yù)習(xí)情況和課堂表現(xiàn)進展考核。其中：課前預(yù)習(xí)采用超星網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺實現(xiàn)，學(xué)生通過平臺資對課堂教學(xué)內(nèi)容進展預(yù)習(xí)，考核成績由視頻預(yù)習(xí)達成度組成；課堂表現(xiàn)包括課堂主動參與性、課堂練習(xí)、課堂討論等?？记诓挥嬋肫綍r成績，只作為參加期末考試的資格10%作業(yè)基于超星網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺進展線上考核，對任務(wù)的完成度和正確性進展考核。5%期中考試總分值100分，考試時間120分鐘，考試的試卷題型包括填空、判斷、問答、計算以及綜述分析^p等類型。5%實驗實驗內(nèi)容采用層次遞進，本項考核是基于對最終實驗任務(wù)的完成度和正確性進展10%期末考核根據(jù)本課程教學(xué)內(nèi)容及根本要求進展課程組集體命題，要較好地表達計算機科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的專業(yè)知識、才能和素質(zhì)的要求，要表達計算機網(wǎng)絡(luò)的根本理論和相關(guān)技術(shù)等方面的要求。盡量按章節(jié)課時占該課程總課時的大致比例來進展命題。期末考試的試卷題型包括填空、判斷、名詞解釋、簡答、計算以及綜述等類型。試卷中的根底題、綜合題和難度題的分值比例分別控制在60%、30%和10%左右，并以卷面成績的70%計入課程總成績。70%表4課程目的在期末考核中占比課程目的1課程目的2課程目的3課程目的4課程目的5比例10%30%30%20%10%表5各種考核方式對課程目的中的支撐權(quán)重課程目的畢業(yè)要求觀測點考核與評價方式合計期末考試課前課堂作業(yè)期中考試實驗課程目的1觀測點1.370%10%5%5%10%100%課程目的2觀測點1.370%10%5%5%10%100%課程目的3觀測點2.270%10%5%5%10%100%課程目的4觀測點12.270%10%5%5%10%100%〔二〕評分標準1.課前及課堂評分標準見表6，實驗評分標準見表7。2.作業(yè)布置及修改都在超星網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺上完成，評分標準詳見作業(yè)答案及評分標準，最終成績?nèi)∶看巫鳂I(yè)成績的平均值。3.期中考試布置及修改都在超星網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺上指定的時間完成，評分標準詳見答案及評分標準。4.期末試卷評分標準詳見試卷答案及評分標準。表6課前及課堂評分標準評分策略本項總分為100分，占總成績的10%，即10分。此項共由三局部組成，對課前視頻學(xué)習(xí)完成度、課堂主動參與性考核采用獎勵性加分；對聽課認證程度采用懲罰性扣分。評分內(nèi)容課前視頻學(xué)習(xí)完成度〔30分〕聽課認真程度及考勤〔20分〕課堂主動參與性〔50分〕評分標準本課程共9章內(nèi)容，每章視頻完成度到達90%即視為完成。每章完成得5分，不完成得0分，本項總計30分。聽課認真程度考核無次數(shù)限制。1.不扣分：上課過程注意力集中，無擾亂課堂秩序等現(xiàn)象。2.扣分說明：上課注意力不集中、睡覺、玩手機等，每次扣5分。考勤不計入平時成績，但假設(shè)缺勤次數(shù)到達5次以上，取消期末考試資格。課堂主動參與性考核無次數(shù)限制。1.不加分：上課期間沒有積極主動參與課堂過程。2.加分說明：可以積極主動參與課堂教學(xué)過程，如課堂練習(xí)、課堂討論、思維導(dǎo)圖等，每次得5分，本項最高得50分。表7實驗評分標準實驗辯論及報告鑒定評分范圍辯論時能答復(fù)5個所有問題，報告格式標準、內(nèi)容詳實完好。90~100辯論時能答復(fù)4個問題，報告格式標準、內(nèi)容詳實完好。80~89辯論時能答復(fù)3個問題，報告格式較為標準、內(nèi)容較詳實完好。70~79辯論時能答復(fù)2個問題，報告格式較為標準、內(nèi)容較詳實完好。60~69辯論時