數(shù)字電路課程自學考試大綱

湖北省高等教育自學考試課程考試大綱課程名稱：數(shù)字電路 課程代碼：02344一、課程性質(zhì)與設(shè)置目的(-)課程性質(zhì)、特點及其在專業(yè)中的地位本課程是機電一體化技術(shù)專業(yè)(專科)的一門專業(yè)核心課程。本課程的任務(wù)是使自學者能對數(shù)字電子技術(shù)的基本原理、基本知識和基本技能有較深入的認識，熟悉數(shù)字電路的工作原理、工作特性，掌握數(shù)字電路的邏輯分析和設(shè)計方法，具備正確運用數(shù)字集成電路的能力，為后續(xù)課程準備必要的基礎(chǔ)知識。通過本課程的學習，自學者應(yīng)達到：能分析由中、小規(guī)模集成電路組成的數(shù)字電路及脈沖單元電路，說明它們的工作原理或邏輯特性。能設(shè)計常用的數(shù)字電路和脈沖單元電路；通過對典型電路和功能器件的學習，能夠順利地查閱有關(guān)器件及集成電路手冊，并做到正確使用。根據(jù)高等教育自學考試工科培養(yǎng)目標的要求，以培養(yǎng)工程應(yīng)用型人才為主，考試力求做到保證必要的基本理論、基本知識、基本分析方法和技能，貫徹理論與實踐相結(jié)合的原則，強化應(yīng)用。考試內(nèi)容包括數(shù)制和編碼、半導體開關(guān)、MOS開關(guān)，邏輯門電路，邏輯代數(shù)，組合邏輯電路，觸發(fā)器，時序邏輯電路，脈沖單元電路等基礎(chǔ)知識。為更好地學習本課程，建議自學者能做到：遵循學習規(guī)律，力求由淺入深，由易到難，循序漸進，從各種典型的單元電路中理解基本概念、基本理論和應(yīng)用方法，同時必須重視電路或器件的分析和設(shè)計方法，抓住各種數(shù)字電路的共性，掌握應(yīng)用規(guī)律和方法,舉一反三。平時多看例題，多做習題，盡可能地理論聯(lián)系實際，把抽象的概念具體化、工程化，并善于總結(jié)、概括和提高。本課程指定的考試教材為韋建英、陳振云主編，華中科技大學出版社出版的《數(shù)字電子技術(shù)》。其它相關(guān)書籍只要與其內(nèi)容、程度相符均可參閱，請?zhí)貏e注意要以指定的考試參考用書的敘述和要求為準。(-)本課程的基本要求.數(shù)制和碼制I)掌握二進制、十六進制數(shù)及其與十進制數(shù)的相互轉(zhuǎn)換。2)掌握二進制數(shù)的運算。3)掌握8421編碼，了解其他常用編碼。了解半導體二極管、三極管和MOS管的開關(guān)特性。.門電路了解TTL、CMOS門電路的組成、工作原理與分類。2）掌握典型TTL、CMOS門電路的邏輯功能、特性、主要參數(shù)和使用方法。.邏輯代數(shù)基礎(chǔ)1）掌握邏輯代數(shù)中的基本定律和定理。2）掌握邏輯關(guān)系的描述方法及其相互轉(zhuǎn)換。3）掌握邏輯函數(shù)的化簡方法。.組合邏輯電路1）掌握組合邏輯電路的特點、分析方法和設(shè)計方法。2）掌握編碼器、譯碼器、加法器、數(shù)據(jù)選擇器和數(shù)值比較器等常用組合電路的邏輯功能及使用方法。3）了解組合電路的競爭冒險現(xiàn)象及其消除方法。.觸發(fā)器1）理解基本RS觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu)、工作原理。2）掌握RS、JK、D、T觸發(fā)器的特性表、功能表、特性方程、狀態(tài)圖和觸發(fā)方式。.時序邏輯電路1）掌握時序邏輯電路的特點、描述方法和分析方法。2）掌握加法器、計數(shù)器、寄存器等常用時序邏輯電路的工作原理、邏輯功能及使用方法。.脈沖的產(chǎn)生和變換了解脈沖信號參數(shù)的定義。2）理解施密特觸發(fā)器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器和多諧振蕩器的工作原理、主要參數(shù)的分析方法及應(yīng)用。了解555定時器的工作原理及應(yīng)用（由它構(gòu)成的單穩(wěn)、施密特和多諧振蕩器的典型電路）.數(shù)-模轉(zhuǎn)換器和模-數(shù)轉(zhuǎn)換器了解D/A、A/D轉(zhuǎn)換器的功能及主要參數(shù)以及常見的D/A、A/D轉(zhuǎn)換電路.存儲器和可編程邏輯器件了解ROM、RAM的電路結(jié)構(gòu)、工作原理和擴展存儲容量的方法。了解用ROM實現(xiàn)組合邏輯函數(shù)的方法。了解可編程邏輯器件的基本特征及編程原理。教材包含九章。重點章為第二至第七章，第一章為一般章。第八章、第九章僅供學有余力的考生自學，不作考試要求。（三）本課程與相關(guān)課程的聯(lián)系學習數(shù)字電路無須特定的先行課程，一般來講，對于晶體管和MOS管的開關(guān)特性，RC電路的充放電知識，運算放大器的基本知識有所了解或?qū)W過“電路基礎(chǔ)”、“模擬電路”課程即可學習本課程的各章各節(jié)。二、課程內(nèi)容和考核目標第一章數(shù)字電路基礎(chǔ)（-）學習目的和要求通過本章的學習應(yīng)了解模擬信號和數(shù)字信號的概念，掌握幾種數(shù)制和碼制、掌握二進制數(shù)及其算術(shù)運算、掌握二進制、十進制、八進制和十六進制數(shù)制之間的相互轉(zhuǎn)換，編碼部分，重點掌握8421BCD碼，并了解其它BCD碼和循環(huán)碼。（-）課程內(nèi)容第一節(jié)數(shù)字電路及其特點第二節(jié)計數(shù)制式第三節(jié)二進制數(shù)的運算第四節(jié)編碼第五節(jié)數(shù)字電路基礎(chǔ)器件（三）考核知識點本章要求學習和掌握的知識考核點是：1、數(shù)字信號和模擬信號各自的特點和區(qū)別2、任意數(shù)制的數(shù)都可以寫成其按位權(quán)展開的式子3、用二進制表示任意一個數(shù)4、進行不同數(shù)制之間的轉(zhuǎn)換5、二進制數(shù)的運算6、掌握BCD碼中的8421BCD碼，了解余3碼和2421碼7、掌握二極管、三極管和MOS管的開關(guān)作用與開關(guān)特性（四）考核要求I、識記8421BCD碼、2421碼、余3碼2、領(lǐng)會數(shù)字信號和模擬信號各自的特點和差別3、簡單應(yīng)用：不同碼制的數(shù)的相互轉(zhuǎn)換，二進制數(shù)的運算4、了解二極管、三極管和MOS管的開關(guān)條件與特性第二章邏輯門電路（-）學習目的和要求掌握由二極管構(gòu)成的與門電路、或門電路和由三極管構(gòu)成的非門電路，進而掌握復(fù)合邏輯門電路（與非門、或非門、與或非門、異或門和同或門）的基本概念。了解TTL集成電路的基本概念，了解TTL與非門、0C門和三態(tài)門電路、性能參數(shù)及其應(yīng)用。理解CMOS反相器的工作原理，了解CMOS與非門、或非門、傳輸門、OD門和三態(tài)門的電路結(jié)構(gòu)，掌握CMOS邏輯門電路的技術(shù)參數(shù)與使用。（-）課程內(nèi)容第一節(jié)二極管和BJT的開關(guān)特性第二節(jié)基本邏輯門電路第三節(jié)TTL邏輯門第四節(jié)CMOS邏輯門第五節(jié)其它邏輯門電路第六節(jié)邏輯門電路的實際使用問題（三）考核知識點本章要求學習和掌握的考核知識點是：1、與門、或門、非門、與非門、或非門、與或非門、異或門的邏輯功能和邏輯符號2、正邏輯和負邏輯的概念3、TTL反相器（非門）的電路結(jié)構(gòu)和工作原理，了解TTL的其它邏輯門的電路結(jié)構(gòu)4、TTL邏輯門電路的各技術(shù)參數(shù)的意義，會使用它們5、OCH（集電極開路邏輯）所構(gòu)成的線與邏輯以及上拉電阻Rp的值的計算6、CMOS反相器的電路結(jié)構(gòu)以及它的傳輸特性7、CMOS與非門、CMOS或非門的電路結(jié)構(gòu)8、CMOS的技術(shù)參數(shù)9、CMOS傳輸門的電路結(jié)構(gòu)和工作原理（四）考核要求1、能識記二極管與門電路、二極管或門電路、三極管非門電路的典型結(jié)構(gòu)2、能識記TTL非門的電路結(jié)構(gòu)，理解其工作原理能領(lǐng)會TTL邏輯門電路的技術(shù)參數(shù)，并領(lǐng)會這些參數(shù)的正確使用方法。3、領(lǐng)會OC門構(gòu)成線與邏輯，并且正確計算上拉電阻的Rp的數(shù)值4、能識記CMOS反相器電路，并能解釋其工作原理5、CMOS門電路的簡單應(yīng)用6、CMOS門電路的技術(shù)參數(shù)第三章邏輯代數(shù)基礎(chǔ)（-）學習目的與要求通過本章學習，應(yīng)能熟練掌握邏輯代數(shù)的基本概念、基本運算、基本定律和常用公式，掌握邏輯函數(shù)、真值表、邏輯圖和卡諾圖之間的關(guān)系，掌握邏輯函數(shù)的代數(shù)化簡法和卡洛圖化簡法。（二）課程內(nèi)容第一節(jié)基本概念第二節(jié)邏輯函數(shù)第三節(jié)邏輯函數(shù)的化簡（三）考核知識點1、邏輯代數(shù)、邏輯函數(shù)的概念2、邏輯代數(shù)的三種基本運算3、邏輯代數(shù)的基本定律、常用公式和重要規(guī)則4、邏輯函數(shù)表達式、真值表、邏輯圖、波形圖與卡諾圖及其關(guān)系5、利用邏輯代數(shù)的常用公式、基本定律化簡邏輯函數(shù)6、最小項和最小項表達式7、三變量的卡諾圖和四變量的卡諾圖，求出相應(yīng)的最簡與或表達式，若有任意項要能正確利用任意項進行化簡8、卡諾圖求出反函數(shù)的最簡與或表達式（四）考核要求1、能簡單應(yīng)用邏輯代數(shù)的基本定律和恒等式，以及邏輯代數(shù)的三個基本規(guī)則2、能綜合應(yīng)用三變量和四變量的邏輯函數(shù)填寫其相應(yīng)的卡諾圖，并應(yīng)用卡諾圖將其化簡，求出最簡邏輯表達式第四章組合邏輯電路（-）學習目的與要求要求考生在掌握組合邏輯代數(shù)的基礎(chǔ)上，能夠應(yīng)用這些基本知識去分析一個給定的組合邏輯的功能，以及按照所需要實現(xiàn)的邏輯功能去按步驟設(shè)計出相應(yīng)的電路圖。在對組合邏輯電路的理解基礎(chǔ)上，達到對編碼器、譯碼器、數(shù)字比較器、數(shù)值比較器和算術(shù)運算電路邏輯功能的掌握和正確使用。（-）課程內(nèi)容第一節(jié)組合邏輯電路的設(shè)計與分析第二節(jié)常用中規(guī)模集成組合邏輯器件加法器及其應(yīng)用編碼器及其應(yīng)用譯碼器及其應(yīng)用數(shù)據(jù)選擇器及其應(yīng)用數(shù)值比較器及其應(yīng)用第三節(jié)組合電路的競爭冒險現(xiàn)象（三）考核知識點1、組合邏輯電路的設(shè)計方法和步驟2、組合邏輯電路的分析方法和步驟3、1位加法器、多位加法器、串行進位和超前進位的概念及其應(yīng)用4、編碼器和優(yōu)先編碼器的設(shè)計步驟，中規(guī)模集成編碼器及其擴展方法5、n線―2n線譯碼，二一十進制譯碼器和7段字形譯碼器的工作原理，n—2n線數(shù)據(jù)分配器，譯碼器的擴展方法6、數(shù)據(jù)選擇器的工作原理以及其作為邏輯函數(shù)發(fā)生器的方法7、數(shù)值比較器及其應(yīng)用（四）考核要求1、能簡單應(yīng)用分析組合邏輯功能的基本步驟2、能簡單應(yīng)用組合邏輯電路設(shè)計的方法和基本步驟3、能領(lǐng)會簡單的編碼器原理圖4、能簡單應(yīng)用74148優(yōu)先編碼器集成電路芯片5、能畫出簡單的2線4線和3線-8線譯碼原理圖6、能簡單應(yīng)用74138譯碼器集成電路芯片，如擴展和作為組合邏輯函數(shù)發(fā)生器使用7、能簡單應(yīng)用74LS151集成電路芯片作為組合邏輯函數(shù)發(fā)生器使用8、能識記一位數(shù)值比較器的真值表和邏輯圖9、能識記全加器的真值表及相應(yīng)的邏輯圖第五章觸發(fā)器（-）學習目的與要求本章重點是學習四種不同類型的觸發(fā)器（RS觸發(fā)器、D觸發(fā)器、JK觸發(fā)器、T觸發(fā)器觸發(fā)器）：了解它們的主要結(jié)構(gòu)形式、掌握其邏輯功能、觸發(fā)方式、功能表、特性方程和狀態(tài)圖。（-）課程內(nèi)容第一節(jié)概述第二節(jié)基本RS觸發(fā)器第三節(jié)主從觸發(fā)器第四節(jié)邊沿觸發(fā)器第五節(jié)T觸發(fā)器第六節(jié)觸發(fā)器功能的互相轉(zhuǎn)換第七節(jié)觸發(fā)器脈沖工作特性和主要參數(shù)（三）考核知識點1、基本RS觸發(fā)器，同步RS觸發(fā)器、主從RS觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu)，功能表和相應(yīng)的特性方程2、主從JK觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu)、相應(yīng)的功能表和特性方程3、維持一阻塞D觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu)和工作特點4、JK觸發(fā)器轉(zhuǎn)換成D觸發(fā)器、T觸發(fā)器的方法和原理5、各類觸發(fā)器的邏輯符號圖6、給定CP脈沖波形圖和各類觸發(fā)器的輸入信號波形圖的情況下，畫出各觸發(fā)器相應(yīng)的輸出波形7、觸發(fā)器的主要參數(shù)（四）考核要求1、識記基本RS觸發(fā)器、同步RS觸發(fā)器、主從RS觸發(fā)器、主從JK觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu)2、識記RS、D、JK、T觸發(fā)器的功能表和特性方程3、在理解各類觸發(fā)器的功能表、特性方程以及觸發(fā)器的工作特點的基礎(chǔ)上能夠根據(jù)觸發(fā)器輸入信號波形和CP脈沖畫出相應(yīng)的輸出波形圖4、能夠簡單應(yīng)用JK觸發(fā)器轉(zhuǎn)換成D觸發(fā)器、T觸發(fā)器5、能夠簡單應(yīng)用D觸發(fā)器轉(zhuǎn)換成JK觸發(fā)器、T觸發(fā)器6、能夠識記和領(lǐng)會各類觸發(fā)器的狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖第六章時序邏輯電路（-）學習目的與要求建立時序邏輯電路的基本概念，了解分析時序邏輯電路的一般步驟，了解同步時序邏輯電路設(shè)計的一般步驟。本章重點在于掌握二進制同步計數(shù)器和二進制異步計數(shù)器的構(gòu)成方法和工作原理，掌握同步十進制計數(shù)器的工作原理和設(shè)計方法，掌握移位寄存器的構(gòu)成方法和工作過程，掌握用集成計數(shù)器構(gòu)成任意進制計數(shù)器的方法。（-）課程內(nèi)容第一節(jié)時序邏輯電路的基本概念第二節(jié)時序邏輯電路的分析第三節(jié)同步時序邏輯電路的設(shè)計第四節(jié)集成寄存器及其應(yīng)用第五節(jié)集成計數(shù)器及其應(yīng)用（三）考核知識點1、從時序電路的結(jié)構(gòu)框圖出發(fā)領(lǐng)會輸出方程、驅(qū)動方程和狀態(tài)方程的概念，對給定的時序邏輯電路寫出其輸出方程、驅(qū)動方程和狀態(tài)方程2、進行狀態(tài)計算、列出狀態(tài)表、畫出狀態(tài)圖和時序圖3、同步時序邏輯電路的設(shè)計步驟4、異步二進制加法計數(shù)器和異步二進制減法計數(shù)的計數(shù)過程分析5、同步十進制計數(shù)器的設(shè)計方法6、掌握74161、74LS193和74LS290的功能表,特別是74161集成計數(shù)器的使用7、74161集成計數(shù)器轉(zhuǎn)換成任意進制計數(shù)器和方法8、移位寄存器的工作原理和74194芯片的使用方法（四）考核要求1、領(lǐng)會同步時序邏輯電路的分析步驟2、應(yīng)用新學知識寫出已知同步時序邏輯電路的輸出方法、驅(qū)動方程和狀態(tài)方程。3、領(lǐng)會同步時序邏輯電路的一般設(shè)計步驟4、對給定的同步計數(shù)器電路能簡單應(yīng)用分析時序邏輯電路的一般步驟和方法對其進行分析。5、領(lǐng)會同步加法計數(shù)器和同步減法計數(shù)器設(shè)計步驟。6、能識記74161、74LS191和74LS290這些集成計數(shù)器的邏輯符號圖，特別是要熟悉74161,并利用它構(gòu)成任意進制的計數(shù)器。7、能應(yīng)用四位D觸發(fā)器和JK觸發(fā)器構(gòu)成的移位寄存器電路，并能夠正確應(yīng)用74194集成移位寄存器。第七章豚沖波形的產(chǎn)生與變換（-）學習目的與要求本章學習的目的是明確和掌握由集成邏輯門構(gòu)成的脈沖單元電路的功能和工作原理，這些脈沖單元電路是施密特觸發(fā)器，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器和多諧振蕩器，此外555定時器是一個應(yīng)用十分靈活，能構(gòu)成各種脈沖電路的重要器件，必須掌握其電路結(jié)構(gòu)，工作原理和構(gòu)成施密特發(fā)器，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器和多諧振蕩器的方法。(-)課程內(nèi)容第一節(jié)555定時器第二節(jié)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器第三節(jié)施密特觸發(fā)器第四節(jié)多諧振蕩器(三)考核知識點1、CMOS門組成的多諧振蕩器的電路結(jié)構(gòu)，振蕩過程，振蕩周期與外接R、C元件數(shù)值的關(guān)系。2、CMOS門再外接電阻，電容和石英晶體的典型石英晶體振蕩器電路結(jié)構(gòu)。3、CMOS微分型與單穩(wěn)態(tài)電路的結(jié)構(gòu)和工作原理，暫穩(wěn)時間的計算。4、集成單穩(wěn)電路74121以及MC14528芯片。5、CMOS門電路構(gòu)成的施密特觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu)和閾值電壓V+和V-的計算以及回差電壓的計算。6、555定時器的電路原理結(jié)構(gòu)圖和相應(yīng)的功能表，并能夠會用555定時器設(shè)計多諧振蕩，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器和施密特觸發(fā)器。(四)考核要求1、555定時器的電路原理結(jié)構(gòu)圖和相應(yīng)的功能表。2、能識記由CMOS門構(gòu)成的多諧、單穩(wěn)和施密特觸發(fā)器的典型電路，會計算相應(yīng)的參數(shù)。3、會施密特電路的簡單應(yīng)用。4、能識記由555定時器特構(gòu)成的多諧，單穩(wěn)和施密特觸發(fā)器的電路，并會計算相應(yīng)的參數(shù)。三、關(guān)于大綱的說明和考核實施要求(-)本大綱的目的和作用本大綱為機電一體化專業(yè)(?？?自學考試的學員提供個人自學指導，對社會助學提供規(guī)范，對考試命題劃定范圍。(-)本大綱與教材的關(guān)系大綱規(guī)定的內(nèi)容和考核知識點應(yīng)包含在所選教材中，但所用教材的內(nèi)容包含可比大綱要求更為廣泛。（三）關(guān)于自學材料和主要參考書根據(jù)湖北省自學考試委員會推薦：教材：韋建英、陳振云主編，數(shù)字電子技術(shù)，華中科技大學出版社，2013參考書：①康華光，電子技術(shù)基礎(chǔ)（數(shù)字部分）（第六版），高等教育出版社，2014②閻石，數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)（第六版），高等教育出版社，2016（四）關(guān)于自學要求和自學方法的指導對課程基本內(nèi)容的掌握，對課程考核知識點的掌握是自學考試獲得成功的關(guān)鍵。本課程規(guī)定為4學分（不包括實驗內(nèi)容的學分）（五）對社會助學的要求在授課過程中嚴格把握好大綱中的“考核知識點”和“考核要求”是關(guān)鍵。（六）關(guān)于試卷結(jié)構(gòu)及考試的有關(guān)說明.本大綱各章所規(guī)定的考核要求中各知識點都是考試的內(nèi)容。試題覆蓋到章，適當突出重點章節(jié)，加大重點內(nèi)容的覆蓋密度。.命題不應(yīng)有超出大綱中考核知識點范圍的試題，考核目標不得高于大綱中所規(guī)定的相應(yīng)最高能力層次要求。.“識記"、“領(lǐng)會”、“簡單應(yīng)用”、“綜合應(yīng)用”四個認知層次的試題在試卷中所占的分數(shù)比例依次約為：20%、30%、30%、20%。4,試題的難度可分為：容易、中等偏易、中等偏難、