數(shù)字邏輯電路-微電子電科-考試課程教學(xué)大綱

《數(shù)字邏輯電路》本科課程教學(xué)大綱一、課程基本信息課程名稱數(shù)字邏輯電路※DigitalLogicCircuit課程代碼2080166課程學(xué)分4課程學(xué)時(shí)64理論學(xué)時(shí)48實(shí)踐學(xué)時(shí)16開課學(xué)院機(jī)電學(xué)院適用專業(yè)與年級(jí)電科專業(yè)大二課程類別與性質(zhì)專業(yè)基礎(chǔ)必修課考核方式考試選用教材數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)（第3版）楊志忠主編ISBN978-7-04-049302-3高等教育出版社是否為馬工程教材先修課程電路分析基礎(chǔ)2080022（3）、模擬電子電路2080211（4）課程簡(jiǎn)介從世界上第一臺(tái)通用計(jì)算機(jī)ENIAC到納米工藝的微處理器，數(shù)字邏輯電路經(jīng)歷了從真空管到集成電路的發(fā)展。21世紀(jì)，數(shù)字電子技術(shù)已經(jīng)滲透到人類社會(huì)經(jīng)濟(jì)生活的所有領(lǐng)域，并且改變著人們生活的方方面面。數(shù)字邏輯電路課程作為電子信息類、電氣類、自動(dòng)化類、計(jì)算機(jī)類等專業(yè)類的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，向?qū)W生提供了數(shù)字技術(shù)和數(shù)字系統(tǒng)的基本概念、基本原理和基本技能，培養(yǎng)了學(xué)生分析問題和解決問題的能力，同時(shí)為后續(xù)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)以及適應(yīng)現(xiàn)代信息社會(huì)的快速變化奠定基礎(chǔ)。授課采用混合式教學(xué)方式，線下授課為主，輔以豐富的線上學(xué)習(xí)和習(xí)題資源。課程內(nèi)容主要包括數(shù)制和碼制、邏輯代數(shù)基礎(chǔ)、集成門電路、組合邏輯電路、觸發(fā)器以及時(shí)序邏輯電路幾部分。課程將注重引導(dǎo)學(xué)生樹立正確的世界觀、人生觀和價(jià)值觀，培養(yǎng)他們具有社會(huì)責(zé)任感和創(chuàng)新精神、培養(yǎng)自我學(xué)習(xí)能力，為其未來的職業(yè)發(fā)展提供必要的理論和實(shí)踐基礎(chǔ)。選課建議與學(xué)習(xí)要求本課程適合電子類工程專業(yè)大二本科生授課，要有相關(guān)的電路分析和模擬電子電路課程的基礎(chǔ)理論知識(shí)和電路分析能力。

二、課程目標(biāo)與畢業(yè)要求（一）課程目標(biāo)類型序號(hào)內(nèi)容知識(shí)目標(biāo)1掌握數(shù)字邏輯電路方面的基本知識(shí)和基本理論，可識(shí)別電路圖中的邏輯器件與基本電路結(jié)構(gòu)，可對(duì)電路進(jìn)行初步的定性分析。（支撐點(diǎn)1.3）技能目標(biāo)2依據(jù)數(shù)字電路的理論和方法，能將實(shí)際問題轉(zhuǎn)換為邏輯問題，并能正確選用邏輯器件，合理解決實(shí)際問題。（支撐點(diǎn)3.1）3能綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，分析問題解決過程中出現(xiàn)的技術(shù)難題，并提出創(chuàng)新性的解決方案。（支撐點(diǎn)3.3）4掌握數(shù)字電路相關(guān)的測(cè)試方法和手段，以及實(shí)驗(yàn)基本原理，開展數(shù)字邏輯電路研究，并具備一定的數(shù)據(jù)分析能力。（支撐點(diǎn)4.2）素養(yǎng)目標(biāo)(含課程思政目標(biāo))5理解電子產(chǎn)品在制作、使用、廢棄等過程中對(duì)環(huán)境的影響，以及相關(guān)的法律政策，加強(qiáng)環(huán)保意識(shí)，建立可持續(xù)發(fā)展的理念。（支撐點(diǎn)7.2）（二）課程支撐的畢業(yè)要求畢業(yè)要求1：工程知識(shí)：具備運(yùn)用數(shù)學(xué)、自然科學(xué)、工程基礎(chǔ)和專業(yè)知識(shí)解決工程領(lǐng)域復(fù)雜問題的能力。③將相關(guān)知識(shí)和數(shù)學(xué)模型應(yīng)用于工程問題的推演和分析。畢業(yè)要求3：設(shè)計(jì)/開發(fā)解決方案：具備解決工程領(lǐng)域復(fù)雜問題的能力，并在設(shè)計(jì)過程中體現(xiàn)創(chuàng)新意識(shí)考慮創(chuàng)新和社會(huì)、環(huán)境、健康、安全、法律、文化等因素。①能夠針對(duì)特定需求對(duì)工程領(lǐng)域問題進(jìn)行深入分析和提煉，并合理確定解決方案。③具備在設(shè)計(jì)或應(yīng)用開發(fā)過程中展現(xiàn)創(chuàng)新意識(shí)的能力。畢業(yè)要求4：研究：具備基于科學(xué)原理，采用科學(xué)方法研究工程領(lǐng)域的復(fù)雜工程技術(shù)問題的能力，包括設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、分析數(shù)據(jù)并得出有效結(jié)論。②能夠根據(jù)具體對(duì)象選擇合適的研究路線，并設(shè)計(jì)可行的實(shí)驗(yàn)方案。畢業(yè)要求7：環(huán)境和可持續(xù)發(fā)展：具備評(píng)估本專業(yè)發(fā)展對(duì)環(huán)境和社會(huì)可持續(xù)發(fā)展影響的能力。②理解專業(yè)實(shí)踐對(duì)環(huán)境和社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的影響。（三）畢業(yè)要求與課程目標(biāo)的關(guān)系畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)支撐度課程目標(biāo)對(duì)指標(biāo)點(diǎn)的貢獻(xiàn)度畢業(yè)要求1③M掌握數(shù)字邏輯電路方面的基本知識(shí)和基本理論，可識(shí)別電路圖中的邏輯器件與基本電路結(jié)構(gòu)，可對(duì)電路進(jìn)行初步的定性分析。100%畢業(yè)要求3①M(fèi)依據(jù)數(shù)字電路的理論和方法，能將實(shí)際問題轉(zhuǎn)換為邏輯問題，并能正確選用邏輯器件，合理解決實(shí)際問題。100%③M能綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，分析問題解決過程中出現(xiàn)的技術(shù)難題，并提出創(chuàng)新性的解決方案100%畢業(yè)要求4②H掌握數(shù)字電路相關(guān)的測(cè)試方法和手段，以及實(shí)驗(yàn)基本原理，開展數(shù)字邏輯電路研究，并具備一定的數(shù)據(jù)分析能力。100%畢業(yè)要求7②H理解電子產(chǎn)品在制作、使用、廢棄等過程中對(duì)環(huán)境的影響，以及相關(guān)的法律政策，加強(qiáng)環(huán)保意識(shí)，建立可持續(xù)發(fā)展的理念。100%三、課程內(nèi)容與教學(xué)設(shè)計(jì)（一）各教學(xué)單元預(yù)期學(xué)習(xí)成果與教學(xué)內(nèi)容單元1數(shù)制與碼制（4學(xué)時(shí)）知識(shí)點(diǎn)：知道數(shù)制的特點(diǎn)，可運(yùn)用二進(jìn)制、八進(jìn)制、十進(jìn)制、十六進(jìn)制數(shù)表示一個(gè)數(shù)的大小，并且可進(jìn)行各種進(jìn)制數(shù)之間的轉(zhuǎn)換；理解二進(jìn)制代碼的概念；知道8421BCD碼、格雷碼、奇偶校驗(yàn)碼；知道正數(shù)與負(fù)數(shù)的原碼、反碼、補(bǔ)碼的表現(xiàn)形式，可運(yùn)用補(bǔ)碼進(jìn)行二進(jìn)制數(shù)的計(jì)算。能力要求：能夠用不同的進(jìn)制數(shù)表示一個(gè)數(shù)字的大小，并可進(jìn)行各種進(jìn)制數(shù)之間的轉(zhuǎn)換；能夠用補(bǔ)碼進(jìn)行二進(jìn)制數(shù)的計(jì)算。教學(xué)難點(diǎn)：二進(jìn)制代碼與二進(jìn)制數(shù)的區(qū)別；二進(jìn)制數(shù)補(bǔ)碼計(jì)算中的溢出問題。單元2邏輯代數(shù)基礎(chǔ)（12學(xué)時(shí)）知識(shí)點(diǎn)：理解三種基本邏輯運(yùn)算、復(fù)合邏輯和異或、同或運(yùn)算；知道邏輯代數(shù)的基本公式、基本定律和規(guī)則；可運(yùn)用多種表示方法來表示一個(gè)邏輯函數(shù)；理解邏輯式的兩種標(biāo)準(zhǔn)型；可運(yùn)用邏輯代數(shù)的基本公式和常用公式，進(jìn)行邏輯函數(shù)的化簡(jiǎn)，以及卡諾圖化簡(jiǎn)。能力要求：能夠用真值表、邏輯式、邏輯圖等方式表示邏輯函數(shù)，并可進(jìn)行相互轉(zhuǎn)換；能夠利用公式或者卡諾圖進(jìn)行邏輯函數(shù)的化簡(jiǎn)。教學(xué)難點(diǎn)：最小項(xiàng)和最大項(xiàng)的概念，以及最小項(xiàng)表達(dá)式和最大項(xiàng)表達(dá)式所體現(xiàn)的函數(shù)意義。單元3集成門電路（2學(xué)時(shí)）知識(shí)點(diǎn)：理解半導(dǎo)體器件的開關(guān)特性；知道TTL門和CMOS門電路的基本特性，使用注意事項(xiàng)；理解三態(tài)門和OC門的概念，可對(duì)OC門或三態(tài)門的實(shí)際應(yīng)用電路進(jìn)行分析。能力要求：能夠根據(jù)電路輸入端的連接方式分析TTL門或CMOS門的輸入-輸出邏輯關(guān)系。教學(xué)難點(diǎn)：TTL門的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，CMOS門的工作原理單元4組合邏輯電路（16學(xué)時(shí)）知識(shí)點(diǎn)：知道組合邏輯電路的分析與設(shè)計(jì)方法；會(huì)分析簡(jiǎn)單的組合邏輯電路；可綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單的組合邏輯電路；知道常用中規(guī)模集成組合邏輯部件加法器、編碼器、譯碼器、數(shù)據(jù)分配器、數(shù)據(jù)選擇器、數(shù)值比較器的一般結(jié)構(gòu)、外部引腳以及相應(yīng)的應(yīng)用電路；對(duì)具體的應(yīng)用電路可根據(jù)所學(xué)知識(shí)評(píng)價(jià)其優(yōu)缺點(diǎn)；知道競(jìng)爭(zhēng)冒險(xiǎn)現(xiàn)象及其消除方法。能力要求：能夠運(yùn)用所學(xué)基本知識(shí)對(duì)組合邏輯電路進(jìn)行分析和設(shè)計(jì)。教學(xué)難點(diǎn)：在組合邏輯電路的設(shè)計(jì)，采用不同的邏輯器件來實(shí)現(xiàn)邏輯功能。單元5觸發(fā)器（10學(xué)時(shí)）知識(shí)點(diǎn)：知道各種觸發(fā)器的邏輯功能、觸發(fā)方式和使用方法；理解各種觸發(fā)器的工作原理和觸發(fā)特點(diǎn)，觸發(fā)器的邏輯功能和描述方法；理解不同類型觸發(fā)器之間的相互轉(zhuǎn)換；可運(yùn)用觸發(fā)器的邏輯功能，根據(jù)輸入波形畫出輸出波形；可分析由觸發(fā)器構(gòu)成的簡(jiǎn)單時(shí)序邏輯電路。能力要求：能夠依據(jù)觸發(fā)器的邏輯功能，根據(jù)輸入波形畫出輸出波形。教學(xué)難點(diǎn)：觸發(fā)器記憶功能的理解單元6時(shí)序邏輯電路（20學(xué)時(shí)）知識(shí)點(diǎn)：知道時(shí)序邏輯電路的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和描述方法?？蓪?duì)同步和異步時(shí)序邏輯電路進(jìn)行分析；知道時(shí)序邏輯電路的自啟動(dòng)概念；知道常用的時(shí)序邏輯電路：計(jì)數(shù)器、寄存器和移位寄存器；知道計(jì)數(shù)器的概念與分類，寄存器和移位寄存器的特點(diǎn)等，以及集成計(jì)數(shù)器和集成移位寄存器構(gòu)成的時(shí)序邏輯電路；對(duì)具體的應(yīng)用電路可根據(jù)所學(xué)知識(shí)進(jìn)行分析與計(jì)算。能力要求：能夠?qū)ν綍r(shí)序邏輯電路進(jìn)行分析，判斷其電路功能；能夠用集成計(jì)數(shù)器構(gòu)成任意進(jìn)制的計(jì)數(shù)器。教學(xué)難點(diǎn)：異步時(shí)序電路的分析；利用集成計(jì)數(shù)器構(gòu)成任意進(jìn)制計(jì)數(shù)器。（二）教學(xué)單元對(duì)課程目標(biāo)的支撐關(guān)系課程目標(biāo)教學(xué)單元12345單元1數(shù)制與碼制√單元2邏輯代數(shù)基礎(chǔ)√√單元3集成門電路√√單元4組合邏輯電路√√√單元5觸發(fā)器√√√單元6時(shí)序邏輯電路√√√（三）課程教學(xué)方法與學(xué)時(shí)分配教學(xué)單元教與學(xué)方式考核方式學(xué)時(shí)分配理論實(shí)踐小計(jì)單元1數(shù)制與碼制講授法、啟發(fā)式教學(xué)作業(yè)、隨堂練習(xí)、單元測(cè)驗(yàn)44單元2邏輯代數(shù)基礎(chǔ)講授法、討論法作業(yè)、隨堂練習(xí)、單元測(cè)驗(yàn)1212單元3集成門電路講授法作業(yè)、隨堂練習(xí)、單元測(cè)驗(yàn)、綜述報(bào)告22單元4組合邏輯電路講授法、實(shí)驗(yàn)與實(shí)踐作業(yè)、隨堂練習(xí)、單元測(cè)驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)操作與實(shí)驗(yàn)報(bào)告12416單元5觸發(fā)器講授法、實(shí)驗(yàn)與實(shí)踐作業(yè)、隨堂練習(xí)、單元測(cè)驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)操作與實(shí)驗(yàn)報(bào)告6410單元6時(shí)序邏輯電路講授法、實(shí)驗(yàn)與實(shí)踐作業(yè)、隨堂練習(xí)、單元測(cè)驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)操作與實(shí)驗(yàn)報(bào)告12820合計(jì)481664（四）課內(nèi)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目與基本要求序號(hào)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目名稱目標(biāo)要求與主要內(nèi)容實(shí)驗(yàn)時(shí)數(shù)實(shí)驗(yàn)類型1邏輯門的應(yīng)用學(xué)習(xí)集成器件邏輯功能的測(cè)試方法。掌握用小規(guī)模集成電路設(shè)計(jì)組合邏輯電路的方法，通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證所設(shè)計(jì)電路的邏輯功能。2②2譯碼器和數(shù)據(jù)選擇器通過實(shí)驗(yàn)了解譯碼器和數(shù)據(jù)選擇器的邏輯功能和具體應(yīng)用，掌握用譯碼器、數(shù)據(jù)選擇器進(jìn)行組合邏輯電路設(shè)計(jì)的方法，熟悉中規(guī)模組合邏輯器件功能的測(cè)試和設(shè)計(jì)方法。2③3集成觸發(fā)器的應(yīng)用學(xué)習(xí)觸發(fā)器邏輯功能的測(cè)試方法,通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證基本RS觸發(fā)器、D觸發(fā)器及JK觸發(fā)器的邏輯功能及觸發(fā)方式，掌握用D觸發(fā)器和JK觸發(fā)器構(gòu)成二進(jìn)制加計(jì)數(shù)器和二進(jìn)制減計(jì)數(shù)器。4②4集成計(jì)數(shù)器和移位寄存器的應(yīng)用掌握任意進(jìn)制計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)方法；掌握計(jì)數(shù)器的級(jí)聯(lián)方法；了解計(jì)數(shù)器的清零和預(yù)置功能對(duì)計(jì)數(shù)器模的影響；驗(yàn)證移位寄存器的邏輯功能，掌握用移位寄存器構(gòu)成環(huán)形計(jì)數(shù)器的方法。4③5按鍵掃描電路學(xué)習(xí)控制電路的設(shè)計(jì)方法和實(shí)現(xiàn)方法。采用二進(jìn)制譯碼器、數(shù)據(jù)選擇器、計(jì)數(shù)器、顯示譯碼器設(shè)計(jì)一個(gè)按鍵狀態(tài)掃描顯示電路。4④實(shí)驗(yàn)類型：①演示型②驗(yàn)證型③設(shè)計(jì)型④綜合型四、課程思政教學(xué)設(shè)計(jì)1.課程內(nèi)容設(shè)計(jì)結(jié)合各專業(yè)特點(diǎn)加強(qiáng)知識(shí)的有機(jī)聯(lián)系，使教學(xué)內(nèi)容在精選傳統(tǒng)成熟內(nèi)容的基礎(chǔ)上，融入了相關(guān)領(lǐng)域的新方法與新技術(shù)，可確保專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)的系統(tǒng)性、完整性、先進(jìn)性，能更好地適應(yīng)新世紀(jì)人才培養(yǎng)模式的需要。同時(shí)梳理與挖掘該課程中所隱含的思政元素，以知識(shí)點(diǎn)為媒介，以科學(xué)知識(shí)形成為基礎(chǔ)，以具有科學(xué)特點(diǎn)的思維能力和創(chuàng)新實(shí)踐能力為目標(biāo)，樹立學(xué)生正確的人