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64理論學(xué)時48實踐學(xué)時16開課學(xué)院機電學(xué)院適用專業(yè)與年級電科專業(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）課程簡介從世界上第一臺通用計算機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，數(shù)字電子技術(shù)已經(jīng)滲透到人類社會經(jīng)濟生活的所有領(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、自動化類、計算機類等專業(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、人生觀和價值觀，培養(yǎng)他們具有社會責(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)理論知識和電路分析能力。

二、課程目標與畢業(yè)要求（一）課程目標類型序號內(nèi)容知識目標1掌握數(shù)字邏輯電路方面的基本知識和基本理論，可識別電路圖中的邏輯器件與基本電路結(jié)構(gòu)，可對電路進行初步的定性分析。（支撐點1.3）技能目標2依據(jù)數(shù)字電路的理論和方法，能將實際問題轉(zhuǎn)換為邏輯問題，并能正確選用邏輯器件，合理解決實際問題。（支撐點3.1）3能綜合運用所學(xué)知識，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3.3）4掌握數(shù)字電路相關(guān)的測試方法和手段，以及實驗基本原理，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4.2）素養(yǎng)目標(含課程思政目標)5理解電子產(chǎn)品在制作、使用、廢棄等過程中對環(huán)境的影響，以及相關(guān)的法律政策，加強環(huán)保意識，建立可持續(xù)發(fā)展的理念。（支撐點7.2）（二）課程支撐的畢業(yè)要求畢業(yè)要求1：工程知識：具備運用數(shù)學(xué)、自然科學(xué)、工程基礎(chǔ)和專業(yè)知識解決工程領(lǐng)域復(fù)雜問題的能力。③將相關(guān)知識和數(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/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)計過程中體現(xiàn)創(chuàng)新意識考慮創(chuàng)新和社會、環(huán)境、健康、安全、法律、文化等因素。①能夠針對特定需求對工程領(lǐng)域問題進行深入分析和提煉，并合理確定解決方案。③具備在設(shè)計或應(yīng)用開發(fā)過程中展現(xiàn)創(chuàng)新意識的能力。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)計實驗、分析數(shù)據(jù)并得出有效結(jié)論。②能夠根據(jù)具體對象選擇合適的研究路線，并設(shè)計可行的實驗方案。畢業(yè)要求7：環(huán)境和可持續(xù)發(fā)展：具備評估本專業(yè)發(fā)展對環(huán)境和社會可持續(xù)發(fā)展影響的能力。②理解專業(yè)實踐對環(huán)境和社會可持續(xù)發(fā)展的影響。（三）畢業(yè)要求與課程目標的關(guān)系畢業(yè)要求指標點支撐度課程目標對指標點的貢獻度畢業(yè)要求1③M掌握數(shù)字邏輯電路方面的基本知識和基本理論，可識別電路圖中的邏輯器件與基本電路結(jié)構(gòu)，可對電路進行初步的定性分析。100%畢業(yè)要求3①M依據(jù)數(shù)字電路的理論和方法，能將實際問題轉(zhuǎn)換為邏輯問題，并能正確選用邏輯器件，合理解決實際問題。100%③M能綜合運用所學(xué)知識，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)的測試方法和手段，以及實驗基本原理，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、廢棄等過程中對環(huán)境的影響，以及相關(guān)的法律政策，加強環(huán)保意識，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（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）知識點：知道數(shù)制的特點，可運用二進制、八進制、十進制、十六進制數(shù)表示一個數(shù)的大小，并且可進行各種進制數(shù)之間的轉(zhuǎn)換；理解二進制代碼的概念；知道8421BCD碼、格雷碼、奇偶校驗碼；知道正數(shù)與負數(shù)的原碼、反碼、補碼的表現(xiàn)形式，可運用補碼進行二進制數(shù)的計算。能力要求：能夠用不同的進制數(shù)表示一個數(shù)字的大小，并可進行各種進制數(shù)之間的轉(zhuǎn)換；能夠用補碼進行二進制數(shù)的計算。教學(xué)難點：二進制代碼與二進制數(shù)的區(qū)別；二進制數(shù)補碼計算中的溢出問題。單元2邏輯代數(shù)基礎(chǔ)（12學(xué)時）知識點：理解三種基本邏輯運算、復(fù)合邏輯和異或、同或運算；知道邏輯代數(shù)的基本公式、基本定律和規(guī)則；可運用多種表示方法來表示一個邏輯函數(shù)；理解邏輯式的兩種標準型；可運用邏輯代數(shù)的基本公式和常用公式，進行邏輯函數(shù)的化簡，以及卡諾圖化簡。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)，并可進行相互轉(zhuǎn)換；能夠利用公式或者卡諾圖進行邏輯函數(shù)的化簡。教學(xué)難點：最小項和最大項的概念，以及最小項表達式和最大項表達式所體現(xiàn)的函數(shù)意義。單元3集成門電路（2學(xué)時）知識點：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；理解三態(tài)門和OC門的概念，可對OC門或三態(tài)門的實際應(yīng)用電路進行分析。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：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）知識點：知道組合邏輯電路的分析與設(shè)計方法；會分析簡單的組合邏輯電路；可綜合運用所學(xué)知識，設(shè)計簡單的組合邏輯電路；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；對具體的應(yīng)用電路可根據(jù)所學(xué)知識評價其優(yōu)缺點；知道競爭冒險現(xiàn)象及其消除方法。能力要求：能夠運用所學(xué)基本知識對組合邏輯電路進行分析和設(shè)計。教學(xué)難點：在組合邏輯電路的設(shè)計，采用不同的邏輯器件來實現(xiàn)邏輯功能。單元5觸發(fā)器（10學(xué)時）知識點：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，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)成的簡單時序邏輯電路。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：觸發(fā)器記憶功能的理解單元6時序邏輯電路（20學(xué)時）知識點：知道時序邏輯電路的結(jié)構(gòu)特點和描述方法?？蓪ν胶彤惒綍r序邏輯電路進行分析；知道時序邏輯電路的自啟動概念；知道常用的時序邏輯電路：計數(shù)器、寄存器和移位寄存器；知道計數(shù)器的概念與分類，寄存器和移位寄存器的特點等，以及集成計數(shù)器和集成移位寄存器構(gòu)成的時序邏輯電路；對具體的應(yīng)用電路可根據(jù)所學(xué)知識進行分析與計算。能力要求：能夠?qū)ν綍r序邏輯電路進行分析，判斷其電路功能；能夠用集成計數(shù)器構(gòu)成任意進制的計數(shù)器。教學(xué)難點：異步時序電路的分析；利用集成計數(shù)器構(gòu)成任意進制計數(shù)器。（二）教學(xué)單元對課程目標的支撐關(guān)系課程目標教學(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時序邏輯電路√√√（三）課程教學(xué)方法與學(xué)時分配教學(xué)單元教與學(xué)方式考核方式學(xué)時分配理論實踐小計單元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)、單元測驗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)、單元測驗1212單元3集成門電路講授法作業(yè)、隨堂練習(xí)、單元測驗、綜述報告22單元4組合邏輯電路講授法、實驗與實踐作業(yè)、隨堂練習(xí)、單元測驗、實驗操作與實驗報告12416單元5觸發(fā)器講授法、實驗與實踐作業(yè)、隨堂練習(xí)、單元測驗、實驗操作與實驗報告6410單元6時序邏輯電路講授法、實驗與實踐作業(yè)、隨堂練習(xí)、單元測驗、實驗操作與實驗報告12820合計481664（四）課內(nèi)實驗項目與基本要求序號實驗項目名稱目標要求與主要內(nèi)容實驗時數(shù)實驗類型1邏輯門的應(yīng)用學(xué)習(xí)集成器件邏輯功能的測試方法。掌握用小規(guī)模集成電路設(shè)計組合邏輯電路的方法，通過實驗驗證所設(shè)計電路的邏輯功能。2②2譯碼器和數(shù)據(jù)選擇器通過實驗了解譯碼器和數(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)選擇器進行組合邏輯電路設(shè)計的方法，熟悉中規(guī)模組合邏輯器件功能的測試和設(shè)計方法。2③3集成觸發(fā)器的應(yīng)用學(xué)習(xí)觸發(fā)器邏輯功能的測試方法,通過實驗驗證基本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)成二進制加計數(shù)器和二進制減計數(shù)器。4②4集成計數(shù)器和移位寄存器的應(yīng)用掌握任意進制計數(shù)器的設(shè)計方法；掌握計數(shù)器的級聯(lián)方法；了解計數(shù)器的清零和預(yù)置功能對計數(shù)器模的影響；驗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)計方法和實現(xiàn)方法。采用二進制譯碼器、數(shù)據(jù)選擇器、計數(shù)器、顯示譯碼器設(shè)計一個按鍵狀態(tài)掃描顯示電路。4④實驗類型：①演示型②驗證型③設(shè)計型④綜合型四、課程思政教學(xué)設(shè)計1.課程內(nèi)容設(shè)計結(jié)合各專業(yè)特點加強知識的有機聯(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)知識的系統(tǒng)性、完整性、先進性，能更好地適應(yīng)新世紀人才培養(yǎng)模式的需要。同時梳理與挖掘該課程中所隱含的思政元素，以知識點為媒介，以科學(xué)知識形成為基礎(chǔ)，以具有科學(xué)特點的思維能力和創(chuàng)新實踐能力為目標，樹立學(xué)生正確的人