《數(shù)字邏輯與數(shù)字系統(tǒng)》教學(xué)大綱

PAGEPAGE8數(shù)字邏輯與數(shù)字系統(tǒng)教學(xué)大綱目錄TOC\o"1-3"\h\z一、教學(xué)目的和要求 4二、教學(xué)中應(yīng)注意的問題 5三、教學(xué)內(nèi)容 5第一章數(shù)字邏輯基礎(chǔ) 5第一節(jié)計(jì)數(shù)體制 5第二節(jié)常用編碼 5第三節(jié)二極管和三極管的開關(guān)特性 5第四節(jié)邏輯代數(shù)基礎(chǔ) 5第二章邏輯門電路 5第一節(jié)分立元件門電路 5第二節(jié)TTL集成邏輯門電路 5第三節(jié)其他類型的TTL門電路 5第四節(jié)MOS邏輯門 5第五節(jié)數(shù)字集成電路使用中應(yīng)注意的問題 5第三章組合邏輯電路 5第一節(jié)組合邏輯電路的特點(diǎn) 5第二節(jié)小規(guī)模集成電路構(gòu)成的組合電路的分析與設(shè)計(jì) 5第三節(jié)編碼器 5第四節(jié)譯碼器 6第五節(jié)數(shù)據(jù)分配器與數(shù)據(jù)選擇器 6第六節(jié)數(shù)值比較電路 6第七節(jié)算術(shù)運(yùn)算電路 6第八節(jié)奇偶校驗(yàn)電路 6第九節(jié)中規(guī)模集成電路構(gòu)成的組合電路的設(shè)計(jì) 6第十節(jié)組合邏輯電路的競爭-冒險(xiǎn) 6第四章觸發(fā)器 6第一節(jié)基本觸發(fā)器 6第二節(jié)TTL集成觸發(fā)器 6第三節(jié)MOS集成觸發(fā)器 6第四節(jié)觸發(fā)器邏輯功能的轉(zhuǎn)換 6第五章時(shí)序邏輯電路 6第一節(jié)時(shí)序邏輯電路的特點(diǎn)和表示方法 6第二節(jié)時(shí)序邏輯電路的分析方法 6第三節(jié)寄存器 6第四節(jié)計(jì)數(shù)器 6第五節(jié)順序脈沖發(fā)生器 6第六節(jié)時(shí)序邏輯電路的設(shè)計(jì)方法 6第六章半導(dǎo)體存儲器 7第一節(jié)概述 7第二節(jié)只讀存儲器 7第三節(jié)隨機(jī)存取存儲器 7第七章可編程邏輯器件 7第一節(jié)可編程邏輯器件概述 7第二節(jié)可編程邏輯器件PLD基礎(chǔ) 7第三節(jié)通用陣列邏輯GAL基礎(chǔ) 7第八章脈沖波形的產(chǎn)生與整形 7第一節(jié)集成555定時(shí)器及其應(yīng)用 7第二節(jié)門電路構(gòu)成的矩形波發(fā)生器及整形電路 7第九章數(shù)/模和模/數(shù)轉(zhuǎn)換 7第一節(jié)數(shù)/模轉(zhuǎn)換器（DAC） 7第二節(jié)模/數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC） 7第十章數(shù)字系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì) 8第一節(jié)數(shù)字系統(tǒng)概述 8第二節(jié)數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)語言——寄存器傳送語言 8第三節(jié)簡易計(jì)算機(jī)的功能分析與電路設(shè)計(jì) 8四、教學(xué)課時(shí)分配 8五、教材和參考書目 8

一、教學(xué)目的和要求數(shù)字邏輯與數(shù)字系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)和數(shù)字媒體技術(shù)等相關(guān)專業(yè)的一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程。它涉及數(shù)字技術(shù)中的基本原理、基本分析和設(shè)計(jì)方法，具有很強(qiáng)的工程實(shí)踐性。通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生獲得數(shù)字技術(shù)方面的基本理論、基本知識和基本技能，掌握數(shù)字系統(tǒng)的基本分析和設(shè)計(jì)方法，為以后學(xué)習(xí)微機(jī)原理、計(jì)算機(jī)組成原理等后續(xù)課程和用中、大規(guī)模集成電路設(shè)計(jì)數(shù)字系統(tǒng)奠定基礎(chǔ)。通過本課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生應(yīng)當(dāng)達(dá)到以下基本要求：1、正確理解以下基本概念和基本原理數(shù)制和碼制，半導(dǎo)體器件的開關(guān)作用和開關(guān)特性，正邏輯和負(fù)邏輯，邏輯變量和邏輯函數(shù)，拉電流負(fù)載，灌電流負(fù)載，組合邏輯和時(shí)序邏輯，同步和異步，編碼和譯碼，競爭冒險(xiǎn)，電平觸發(fā)和邊沿觸發(fā)，寄存和存儲（靜態(tài)與動態(tài)），計(jì)數(shù)和分頻。2、掌握以下基本分析方法①邏輯代數(shù)基本定律的作用。②邏輯問題的描述方法：真值表、邏輯表達(dá)式、卡諾圖、邏輯圖、波形圖。③用公式法和圖形法化簡和變換邏輯函數(shù)。④組合邏輯電路的基本分析和設(shè)計(jì)方法。⑤計(jì)數(shù)器的基本分析法和設(shè)計(jì)方法。

3、對各種邏輯電路的要求組合邏輯電路：①熟悉TTL、CMOS反相器電氣特性。掌握各種門電路的主要參數(shù)和使用方法。②熟悉全加器、編碼器、譯碼器和數(shù)據(jù)選擇器的工作原理和邏輯功能，了解典型中規(guī)模集成譯碼器和數(shù)據(jù)選擇器的功能和應(yīng)用。時(shí)序邏輯電路：①熟悉RS、JK、D觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu)、工作原理和邏輯功能，它們各自特點(diǎn)、觸發(fā)方式和主要參數(shù)。了解D→JK和JK→D觸發(fā)器的轉(zhuǎn)換方法。②掌握同步、異步、二進(jìn)制和N進(jìn)制計(jì)數(shù)器的工作原理，了解典型中規(guī)模集成計(jì)數(shù)器的應(yīng)用。③熟悉555定時(shí)器的電路結(jié)構(gòu)、工作原理，能用它組成施密特、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器和多諧振蕩器，熟悉石英晶體多諧振蕩器的工作特點(diǎn)。④了解RAM、ROM、FPGA、FPLA的工作原理，了解倒T型電阻網(wǎng)絡(luò)DAC和逐次漸近型（或雙積分）ADC的工作原理。

4、具有下列能力①初步的讀圖能力。要求能閱讀由常用中小規(guī)模集成電路組成的簡單數(shù)字電路邏輯圖（例如控制電路等），能分析各部份的功能。②選用基本單元電路和常用中小規(guī)模集成電路的初步能力。能看懂常用集成電路手冊、并能根據(jù)需要從手冊中選用合適的集成電路。③初步定量估算簡單基本單元電路和接口電路的參數(shù)（如工作狀態(tài)、高低電平等），能解決基本單元電路之間相互聯(lián)接的問題。二、教學(xué)中應(yīng)注意的問題1、應(yīng)著重抓好基本理論、基本知識、基本方法的學(xué)習(xí)。2、能熟練運(yùn)用數(shù)字電路的分析方法和設(shè)計(jì)方法。3、重視實(shí)驗(yàn)和課程設(shè)計(jì)。4、加大啟發(fā)式教學(xué)的力度，采用“多媒體課件+黑板粉筆”的教學(xué)方式。精心選擇和設(shè)計(jì)例題，力求講清例題步驟和難點(diǎn)，使學(xué)生對數(shù)字邏輯與數(shù)字系統(tǒng)各部分內(nèi)容的基本概念、問題要點(diǎn)、解題方法、實(shí)際應(yīng)用融會貫通。三、教學(xué)內(nèi)容第一章數(shù)字邏輯基礎(chǔ)第一節(jié)計(jì)數(shù)體制第二節(jié)常用編碼第三節(jié)二極管和三極管的開關(guān)特性第四節(jié)邏輯代數(shù)基礎(chǔ)基本知識點(diǎn)：數(shù)制與碼制；邏輯函數(shù)與邏輯問題的描述；基本的邏輯運(yùn)算；邏輯函數(shù)；邏輯變量的概念；邏輯變量和邏輯函數(shù)的基本公式；定理和規(guī)則；邏輯函數(shù)的化簡法；具有約束的邏輯函數(shù)的化簡法。邏輯函數(shù)的五種常用表示法；各種表示法間相互轉(zhuǎn)換。重點(diǎn)：數(shù)制與碼制；基本的邏輯運(yùn)算及邏輯函數(shù)的化簡。難點(diǎn)：有約束項(xiàng)的邏輯函數(shù)的化簡。第二章邏輯門電路第一節(jié)分立元件門電路第二節(jié)TTL集成邏輯門電路第三節(jié)其他類型的TTL門電路第四節(jié)MOS邏輯門第五節(jié)數(shù)字集成電路使用中應(yīng)注意的問題基本知識點(diǎn)：分立元件門電路；TTL集成門電路：反相器及主要特性；與非門和或非門；集電極開路門和三態(tài)門；MOS集成門電路：NMOS反相器和邏輯門；CMOS反相器及主要特性；CMOS傳輸門；CMOS與非；或非門的工作原理。重點(diǎn)：門電路的外特性。難點(diǎn)：門電路內(nèi)部工作原理。第三章組合邏輯電路第一節(jié)組合邏輯電路的特點(diǎn)第二節(jié)小規(guī)模集成電路構(gòu)成的組合電路的分析與設(shè)計(jì)第三節(jié)編碼器第四節(jié)譯碼器第五節(jié)數(shù)據(jù)分配器與數(shù)據(jù)選擇器第六節(jié)數(shù)值比較電路第七節(jié)算術(shù)運(yùn)算電路第八節(jié)奇偶校驗(yàn)電路第九節(jié)中規(guī)模集成電路構(gòu)成的組合電路的設(shè)計(jì)第十節(jié)組合邏輯電路的競爭-冒險(xiǎn)基本知識點(diǎn)：組合邏輯電路的概念及表示方法；組合邏輯電路的分析與設(shè)計(jì)；編碼器、譯碼器、數(shù)據(jù)選擇器和數(shù)字比較器、算術(shù)運(yùn)算電路的構(gòu)成方法及特點(diǎn)；用中規(guī)模集成電路構(gòu)成組合邏輯電路的方法。組合邏輯電路競爭冒險(xiǎn)的概念；產(chǎn)生原因及消除方法。重點(diǎn)：組合邏輯電路的分析與設(shè)計(jì)；中規(guī)模器件的應(yīng)用，特別是譯碼器和數(shù)據(jù)選擇器的應(yīng)用。難點(diǎn)：集成器件的工作原理和器件的擴(kuò)展。第四章觸發(fā)器第一節(jié)基本觸發(fā)器第二節(jié)TTL集成觸發(fā)器第三節(jié)MOS集成觸發(fā)器第四節(jié)觸發(fā)器邏輯功能的轉(zhuǎn)換基本知識點(diǎn)：基本RS觸發(fā)器、同步RS觸發(fā)器、邊沿D和JK觸發(fā)器的結(jié)構(gòu)及工作原理和特點(diǎn)；TTL和CMOS集成觸發(fā)器的主要特性和參數(shù)；邊沿觸發(fā)器的邏輯功能表示法——特性表、特性方程、狀態(tài)圖、時(shí)序圖。邊沿觸發(fā)器的幾種類型——D、JK、T、T′觸發(fā)器。重點(diǎn)：各種觸發(fā)器的邏輯功能及觸發(fā)器波形分析。難點(diǎn)：觸發(fā)器的工作原理；觸發(fā)器波形分析。第五章時(shí)序邏輯電路第一節(jié)時(shí)序邏輯電路的特點(diǎn)和表示方法第二節(jié)時(shí)序邏輯電路的分析方法第三節(jié)寄存器第四節(jié)計(jì)數(shù)器第五節(jié)順序脈沖發(fā)生器第六節(jié)時(shí)序邏輯電路的設(shè)計(jì)方法基本知識點(diǎn)：時(shí)序邏輯電路的基本概念；結(jié)構(gòu)特點(diǎn)；分類及功能的描述方法；時(shí)序邏輯電路的分析和設(shè)計(jì)方法；寄存器和移位寄存器的工作原理；計(jì)數(shù)器中二進(jìn)制計(jì)數(shù)器；非二進(jìn)制計(jì)數(shù)器的電路結(jié)構(gòu)和工作原理；集成計(jì)數(shù)器的應(yīng)用。重點(diǎn)：時(shí)序邏輯電路的分析與設(shè)計(jì)；集成計(jì)數(shù)器的應(yīng)用。難點(diǎn)：時(shí)序邏輯電路的設(shè)計(jì)；移位寄存器的原理及應(yīng)用。第六章半導(dǎo)體存儲器第一節(jié)概述第二節(jié)只讀存儲器第三節(jié)隨機(jī)存取存儲器基本知識點(diǎn)：存儲的概念；RAM、ROM、EPROM及FLASHMEMORY的構(gòu)成特點(diǎn)；工作原理及存儲器的擴(kuò)展。重點(diǎn)：存儲器的擴(kuò)展。難點(diǎn)：存儲器的工作原理。第七章可編程邏輯器件第一節(jié)可編程邏輯器件概述第二節(jié)可編程邏輯器件PLD基礎(chǔ)第三節(jié)通用陣列邏輯GAL基礎(chǔ)基本知識點(diǎn)：可編程邏輯器件的分類；可編程邏輯陣列PLA和可編程陣列邏輯PAL的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)；通用陣列邏輯GAL。重點(diǎn)：編程邏輯陣列PLA的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和設(shè)計(jì)電路的方法。難點(diǎn)：編程邏輯陣列PLA設(shè)計(jì)電路的方法。第八章脈沖波形的產(chǎn)生與整形第一節(jié)集成555定時(shí)器及其應(yīng)用第二節(jié)門電路構(gòu)成的矩形波發(fā)生器