《數(shù)字電子技術》教學大綱

《數(shù)字電子技術》教學大綱課程編號：13180404英文名稱：DigitalElectronicTechnology學分：3學時：總學時56學時，其中理論40學時，實踐16學時先修課程：電路原理、模擬電子技術課程類別：專業(yè)基礎課程授課對象：電氣工程及其自動化專業(yè)學生教學單位：機械與電氣工程學院修讀學期：第3學期一、課程描述和目標數(shù)字電子技術是電氣工程及其自動化專業(yè)的一門重要專業(yè)基礎課程，在人才培養(yǎng)方案中起著承上啟下的作用。課程具有自身的理論體系，工程實踐性非常強。本課程主要學習數(shù)字電子技術方面的基本知識、組合邏輯電路及時序邏輯電路的分析與設計方法、脈沖波形的變換與產生、A/D和D/A轉換等知識內容，通過課程的學習與實踐，培養(yǎng)學生數(shù)字電路的分析和設計能力、工程思維能力、團隊協(xié)作能力和工匠精神，為后續(xù)課程的學習、電氣自動化領域的項目設計與開發(fā)打下堅實的基礎。本課程擬達到的課程目標:課程目標1能夠用卡諾圖、邏輯函數(shù)、時序圖等描述常用數(shù)字邏輯電路，分析其邏輯功能；能夠用邏輯函數(shù)描述邏輯問題，并用數(shù)字邏輯電路實現(xiàn)邏輯功能，判斷電路能否自啟動。課程目標2能夠設計和開發(fā)數(shù)字電路項目,熟悉電子設計產開發(fā)的全流程：電路仿真、原理圖繪制、PCB板繪制和電路的焊接和調試，培養(yǎng)學生工程思維、責任意識、創(chuàng)新意識、團隊協(xié)作意識、終身學習意識和嚴謹認真、精益求精的“工匠精神”。課程目標3能夠以口頭、實驗、報告、圖表等方式等方法描述數(shù)字邏輯問題，準確表達自己的觀點；培養(yǎng)學生溝通交流能力。二、課程目標對畢業(yè)要求的支撐關系畢業(yè)要求指標點課程目標權重2.1能運用電路、電氣、電力等相關科學原理，識別和判斷復雜工程問題的關鍵環(huán)節(jié)；課程目標1H3.1掌握電氣工程相關領域工程設計和產品開發(fā)全周期、全流程的設計開發(fā)方法和技術，了解影響設計目標和技術方案的各種因素；課程目標2M10.1能就電氣工程相關領域專業(yè)問題，以口頭、文稿、圖表等方式，準確表達自己的觀點，回應質疑，理解與業(yè)界同行和社會公眾交流的差異性；課程目標3H教學內容、基本要求與學時分配（一）理論序號教學內容基本要求及重、難點（含德育要求）學時教學方式對應課程目標（一）數(shù)字邏輯概論（1）數(shù)字邏輯的基本概念：數(shù)字信號、二進制數(shù)、基本邏輯運算（掌握三種基本運算：與、或、非）、邏輯函數(shù)及表示方法。（2）數(shù)字電子技術的發(fā)展趨勢?；疽螅海?）明確學習目標、學習任務、學習方法以及課程的教學形式、計劃、考核要求；（2）能正確描述數(shù)字邏輯的基本概念。重、難點：能查閱文獻了解數(shù)字電子技術的發(fā)展。德育要求：誠信意識，責任意識。2線上學習課堂討論課堂演示課后作業(yè)文獻閱讀課程目標1（二）邏輯代數(shù)（1）邏輯運算規(guī)則和基本公式（2）邏輯函數(shù)的兩種化簡方法：公式法和卡諾圖?；疽螅海?）能比較和選擇邏輯電路的不同設計方案。（2）能正確運用公式法和卡諾圖法對邏輯函數(shù)進行化簡。重、難點：用公式法和卡諾圖法化簡。德育要求：化簡為繁，精益求精。4線上學習課堂講授虛擬仿真課堂演示課后作業(yè)課程目標1課程目標3（三）邏輯門電路（1）CMOS邏輯門電路的電路組成、邏輯功能、工作特點及重要技術參數(shù).（2）CMOS反相器、傳輸門、漏極開路門和三態(tài)門的邏輯功能、特點及應用。（3）MOS門電路與TTL門電路的優(yōu)缺點，各邏輯門電路之間的接口問題、抗干擾問題。基本要求：（1）能描述反相器、傳輸門、漏極開路門和三態(tài)門的工作原理和邏輯功能。（2）能正確分析由上述基本邏輯門所組成的電路功能。重、難點：能正確分析由邏輯門組成的邏輯電路功能。德育要求：嚴謹認真。4線上學習文獻閱讀課前設計課堂講授虛擬仿真課堂演示課堂測試課后作業(yè)課程目標1課程目標3（四）組合邏輯電路（1）組合邏輯電路分析與設計方法。（2）組合邏輯電路中的競爭冒險現(xiàn)象。（3）若干典型組合邏輯集成電路（編碼器、譯碼器、數(shù)據(jù)選擇器、比較器、加法器等）的邏輯功能及應用。基本要求：（1）能正確分析組合邏輯電路功能。（2）能用門電路和典型邏輯集成電路設計組合邏輯電路。（3）能判斷組合邏輯電路中是否存在競爭冒險現(xiàn)象，并能改進電路消除競爭冒險現(xiàn)象。（4）能設計、仿真組合邏輯邏輯電路，并用面包板搭建調試電路。重、難點：設計組合邏輯電路。德育要求：創(chuàng)新意識，工匠精神。8線上學習文獻閱讀課前設計課堂講授課堂討論階段測試課后作業(yè)課程目標1課程目標2課程目標3（五）時序邏輯電路（1）RS鎖存器、D鎖存器、RS觸發(fā)器、D觸發(fā)器、JK觸發(fā)器、T觸發(fā)器的工作原理及邏輯功能（2）時序邏輯電路的分析與設計方法。（2）若干典型的時序邏輯電路（寄存器、移位寄存器、計數(shù)器）的功能及應用?；疽螅海?）能分析時序邏輯電路的功能，并能完成電路仿真驗證。（2）能利用門電路和觸發(fā)器設計時序電路，并能完成仿真電路調試。（3）能利用集成計數(shù)器設計任意進制計數(shù)器。（4）能夠在團隊協(xié)作下完成一個綜合性數(shù)字電路工程項目的方案分析、原理圖設計、電路仿真。重、難點：設計時序邏輯電路。德育要求：創(chuàng)新意識，工匠精神團隊協(xié)作，終身學習,溝通交流。14線上學習文獻閱讀課前設計課堂講授課堂討論課堂測試課后作業(yè)課程目標1課程目標2課程目標36（六）脈沖波形的變換與產生（1）基于Proteus虛擬仿真，引入案例，討論單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器、施密特觸發(fā)器和多諧振蕩器的工作原理、波形參數(shù)與電路參數(shù)之間的關系。（2）基于項目驅動（Proteus虛擬仿真、PCB板繪制，實驗板電路板焊接調試或PCB板焊接調試），討論555定時器的工作原理及其應用。基本要求：（1）能闡述定時器的工作原理。（2）能分析和設計由555定時器組成的三種脈沖電路：施密特觸發(fā)器，單穩(wěn)觸發(fā)器和多諧振蕩器。（3）能夠在團隊協(xié)作下完成一個綜合性數(shù)字電路工程項目的全流程，包括方案分析、原理圖設計、電路仿真、PCB板繪制、電路焊接調試等過程。重、難點：設計555定時器組成的三種脈沖電路：施密特觸發(fā)器，單穩(wěn)觸發(fā)器和多諧振蕩器。德育要求：創(chuàng)新意識，工匠精神團隊協(xié)作,溝通交流。4線上學習文獻閱讀課前設計課堂講授課堂演示小組討論課后改進課程目標1課程目標2課程目標37（七）數(shù)模與模數(shù)轉換器（1）A/D的工作原理及應用。（2）D/A的工作原理及應用?；疽螅海?）能描述A/D、D/A的工作原理。（2）能分析常用A/D、D/A電路。重、難點：分析常用A/D、D/A電路。德育要求：終身學習,團隊協(xié)作工匠精神。2課堂講授課堂演示課后作業(yè)文獻閱讀課程目標1課程目標38綜合項目設計與課程總結基本要求：（1）能夠總結項目設計過程，用PPT進行匯報總結。（2）能夠在完成基本設計任務的基礎上，拓展部分新功能。重、難點：設計綜合項目。德育要求：溝通交流，團隊協(xié)作，工匠精神。2線上學習文獻閱讀課前設計課堂討論課后改進課程目標1課程目標2課程目標3合計40（二）實驗序號實驗項目實驗內容與要求學時類型對應課程目標1集成邏輯門電路性能測試測試“與非”門、“或”門、“異或”門電路的電壓傳輸特性和邏輯功能。（2）能用直流電源、萬用表、示波器等儀器測量邏輯門電路的參數(shù)和功能。（3）能分析整理實驗數(shù)據(jù)，撰寫實驗報告。要求：必修2驗證課程目標2課程目標32用與非實現(xiàn)組合邏輯門電路（1）能用與非門設計全加器、三人表決電路。要求：必修2設計課程目標2課程目標33中規(guī)模集成電路應用（1）能用直流電源、萬用表、示波器等儀器測試數(shù)據(jù)選擇器74hc138或74hc151等中規(guī)模集成電路的邏輯功能。（2）能用中規(guī)模集成電路用74hc138或74Lhc51實現(xiàn)全加器、三人表決電路等組合邏輯電路。要求：必修2設計課程目標2課程目標34集成計數(shù)器應用（1）能用計數(shù)器芯片74Lhc161設計任意進制的計數(shù)器，并能利用數(shù)碼管顯示。（2）會使用示波器觀察各波形之間的時序關系。2設計課程目標2課程目標35（五）八路搶答器（1）能用555設計1HZ頻率的多諧振蕩器。（2）設計八路搶答器的搶答功能。（3）設計倒計時功能。（4）用數(shù)碼管顯示計時功能。（5）繪制PCB板。（6）完成電路的焊接調試。要求：必修8綜合課程目標2課程目標3合計16注：實驗要求包括必修、選修；實驗類型包括演示、驗證、綜合、設計等。四、課程教學方法根據(jù)畢業(yè)要求，教學過程以問題和進階項目為驅動，采用線上線下融合、虛實融合、“科教”融合以及思政內容與專業(yè)知識有機融合的途徑，通過課內理論教學、課內實驗教學以及課外學習三個環(huán)節(jié)，促成課程目標的達成。五、學業(yè)評價和課程考核（一）考核方式及具體要求1.課程成績構成與要求課程考核注重形成性和終結性評價相結合，考核內容主要由平時線上成績、項目設計、實驗和期末考試等組成，均按百分制計分，其中期末考試成績占50%、實驗成績占20%、平時線上成績占20%，項目設計成績占10%。2.課程目標達成考核與評價序號教學環(huán)節(jié)課程目標1（分值）課程目標2（分值）課程目標3（分值）合計1平時線上成績10010202項目設計055103實驗0515204期末考試3510550課程目標對應分值452035100（二）考核與評價標準1.平時線上成績考核與評價標準分值觀測點90-100分80-89分70-79分60-69分0-59分平時線上（1）平時線上成績包括線上作業(yè)、課堂測試、階段性測試、和線上學習等考核內容，線上作業(yè)不少于5次，階段性測試不少于2次。（2）成績依據(jù)每次作業(yè)和測試完成的正確率、線上學習時長等指標綜合得到。（3）誠信完成作業(yè)，抄襲者得0分。2.項目考核與評價標準分值觀測點90-100分80-89分70-79分60-69分0-59分項目設計能完成項目的基本功能、拓展功能和創(chuàng)新功能。（2）完成PCB板焊接調試。（3）PPT匯報時能表述清楚設計原理，回答問題正確。（4）制作過程能嚴謹認真，精益求精，體現(xiàn)創(chuàng)新意識和很好的團隊協(xié)作意識。（1）能完成項目的基本功能和拓展功能。（2）完成PCB板或實驗板焊接調試。（3）PPT匯報時能較好地表述清楚設計原理，回答問題正確。（4）制作過程能嚴謹認真，精益求精，體現(xiàn)較好的團隊協(xié)作精意識。（1）能完成項目的基本功能和部分拓展功能。（2）完成虛擬仿真調試或面包板搭建電路。（3）PPT匯報時能較好地表述清楚設計原理，能正確地回答大部分問題。（4）制作過程能嚴謹認真，體現(xiàn)較好的團隊協(xié)作意識。（1）能完成項目的基本功能。（2）完成虛擬仿真調試或面包板搭建電路。（3）PPT匯報時基本能表述清楚設計原理。（4）制作過程能體現(xiàn)一定的團隊協(xié)作意識。（1）不能完成項目的基本功能。（2）不能完成虛擬仿真調試或面包板搭建電路。（3）沒有PPT匯報設計原理。（4）制作過程不能體現(xiàn)團隊協(xié)作意識。（5）不能體現(xiàn)誠信完成項目，抄襲者得0分。3．實驗考核與評價標準實驗（1）遵守實驗室紀律。（2）能夠按時完成實驗要求的功能，并有較強的創(chuàng)新意識。（3）電路設計方案合理，實驗數(shù)據(jù)分析清晰，報告符合規(guī)范。（1）遵守實驗室紀律。（2）能夠按時完成實驗要求的功能。（3）電路設計方案較合理，實驗數(shù)據(jù)分析較清晰，報告符合規(guī)范。1）遵守實驗室紀律。（2）能夠按時完成實驗基本要求的功能。（3）電路設計方案基本合理，實驗數(shù)據(jù)分析基本清晰，報告符合規(guī)范。1）遵守實驗室紀律。（2）能夠按時完成實驗基本要求的功能。（3）電路設計方案基本合理，沒有實驗數(shù)據(jù)分析，報告基本符合規(guī)范。1）不遵守實驗室紀律。（2）不能按時完成實驗要求的功能。（3）電路設計方案不夠合理，沒有實驗數(shù)據(jù)分析，報告不符合規(guī)范。4.期末試卷考核與評價標準期末試卷根據(jù)課程目標及教學內容，設計期末考核試題，綜合檢驗學生對課程相關知識的掌握、綜合應用及解決復雜問題的能力