數(shù)字電子技術測控儀器及控制課程教學大綱

PAGEPAGE9《數(shù)字電子技術》課程教學大綱一、課程基本信息課程名稱數(shù)字電子技術課程編號課程性質必修課課程類別專業(yè)基礎課開課單位智能與信息工程學院授課學期第5學期學分/學時3.5/52課內(nèi)學時52理論授課44上機學時0課內(nèi)實踐0實驗學時8課外學時0適用專業(yè)測控技術與儀器是否雙語否先修課程高等數(shù)學、大學物理、電路原理、模擬電子技術后續(xù)課程測控電路、測控技術與系統(tǒng)二、課程簡介《數(shù)字電子技術》是測控技術與儀器專業(yè)的專業(yè)基礎課，具有自身的體系和較強的實踐性。本課程對邏輯代數(shù)、邏輯門電路、組合邏輯電路、時序邏輯電路、存儲電路、脈沖波形的產(chǎn)生和整形電路、數(shù)/模和模/數(shù)轉換電路等知識進行理論講授及實驗驗證，培養(yǎng)學生總結數(shù)字電子技術方面的基本知識、基本理論和基本技能，學會使用標準的集成電路和高密度可編程邏輯器件，具備對數(shù)字系統(tǒng)進行分析和設計的能力，全面考核學生對知識的設計、運用、分析問題和解決問題能力，使學生具備實踐能力、創(chuàng)新能力和新產(chǎn)品設計開發(fā)能力。結合課程教學培養(yǎng)學生的科學思維能力，樹立理論聯(lián)系實際的工程觀點，良好的職業(yè)道德、創(chuàng)新精神，幫助學生樹立科學的世界觀。三、課程目標及對畢業(yè)要求指標點的支撐（一）課程目標通過本課程的學習，使學生達到以下目標：課程目標1.讓學生總結邏輯代數(shù)的基本概念和定理，邏輯函數(shù)的描述方法和化簡方法，具有抽象思維能力，邏輯分析能力，能為測控技術與儀器領域的工程問題提供電路設計、數(shù)據(jù)分析等方面提供支撐。讓學生總結組合邏輯電路和時序邏輯電路的原理和分析設計方法，具有理論聯(lián)系實際的能力，用基本理論和方法解決實際問題的能力，能對復雜測控工程問題進行建模并求解。課程目標2.通過實驗教學環(huán)節(jié)進行電子技術基本技能訓練，培養(yǎng)學生安裝調(diào)試數(shù)字電路能力和實驗研究能力，能夠設計簡單的邏輯電路及其組成的電子電路系統(tǒng)，為測控技術與儀器領域的復雜工程問題中涉及電子電路系統(tǒng)制定研究方案打下基礎。課程目標3.讓學生總結數(shù)字集成芯片的原理和應用，具有從集成電路手冊和電子工程師手冊中查找器件的能力，能夠分析和解決在測控技術與儀器中信號檢測與處理領域中小規(guī)模數(shù)字電路設計相關的工程問題。具有小型數(shù)字系統(tǒng)的設計和開發(fā)能力。通過課程教學，培養(yǎng)學生追求真理的理想和獻身科學的精神，樹立學生現(xiàn)代科學的自然觀、宇宙觀和辯證唯物主義世界觀，激發(fā)學生求知熱情、探索和創(chuàng)新精神，使學生善于思考，勇于實踐。培養(yǎng)正確嚴謹?shù)目茖W研究作風和踏實認真的研究方法，拓展自主實踐、主動創(chuàng)新的意識，為今后的科研工作及與專業(yè)有關的工程技術工作打好基礎。（二）課程目標對畢業(yè)要求指標點的支撐課程目標支撐畢業(yè)要求指標點畢業(yè)要求課程目標1指標點1.2：掌握解決測控系統(tǒng)工程領域問題所需的工程基礎知識，具備應用基本理論分析工程問題的能力。1-工程知識課程目標2指標點4.3：能夠通過構建實驗系統(tǒng)，安全科學的開展實驗，能夠正確采集整理實驗數(shù)據(jù)，并通過信息綜合，得到合理有效的結論。4-研究課程目標3指標點3.3：能夠設計滿足特定需求的測控模塊、系統(tǒng)或儀器，并體現(xiàn)創(chuàng)新意識。3-設計/開發(fā)解決方案四、課程基本教學內(nèi)容及對課程目標的支撐（一）課程基本教學內(nèi)容第一單元邏輯代數(shù)基礎（學時數(shù)：8學時）1.課程主要內(nèi)容（1）數(shù)制與碼制；（2）邏輯代數(shù)的三種基本運算、邏輯代數(shù)的基本公式和常用公式及基本定理；（3）邏輯函數(shù)及其描述方法、邏輯函數(shù)的化簡方法。2.重點和難點重點：邏輯函數(shù)的四種表示方法：真值表、邏輯表達式、卡諾圖及邏輯圖以及它們之間的相互轉換、用公式法和卡諾圖法對邏輯函數(shù)進行化簡。難點：邏輯函數(shù)的卡諾圖化簡法。3.教學方法通過多媒體課件和傳統(tǒng)教學相結合，闡明課程與教學基本原理，豐富學生課程與教學的基本知識結構，培養(yǎng)學生的職業(yè)規(guī)范。4.學生學習預期成果對各種不同數(shù)制進行相互轉換，檢驗邏輯代數(shù)的三種基本運算，能對一般邏輯問題進行歸納。總結邏輯代數(shù)的基本公式和常用公式及基本定律，能對邏輯函數(shù)進行化簡和變換、解決邏輯函數(shù)的表示方法、化簡和變換，能對邏輯函數(shù)的各種表示方法進行相互轉換。5.支撐課程目標課程目標1。第二單元組合邏輯電路（學時數(shù)：16學時）1.課程主要內(nèi)容（1）門電路1)半導體二極管和三極管的開關特性；2）TTL門電路、CMOS門電路的工作原理和應用。組合邏輯電路組合邏輯電路的分析方法和設計方法；常用的中規(guī)模組合邏輯模塊：編碼器、譯碼器、數(shù)據(jù)選擇器、加法器、數(shù)值比較器的工作原理、功能表和擴展應用。2.重點和難點重點：TTL門電路的邏輯功能；組合邏輯電路的分析方法，各種常用的組合邏輯模塊的功能和應用。難點：各種常用的組合邏輯模塊的功能和應用。3.教學方法（1）通過多媒體課件和傳統(tǒng)教學相結合，闡明課程與教學基本原理，豐富學生課程與教學的基本知識結構，培養(yǎng)學生的職業(yè)規(guī)范；（2）通過案例分析，強調(diào)理論與實踐相結合，促進學生知識整合，培養(yǎng)學生的反思能力；（3）通過課堂匯報和分組討論，強化工程觀念，拓展知識應用能力和創(chuàng)新能力；（4）實驗：1）門電路：兩輸入/四輸入與門、或門、與非門輸入輸出關系。驗證常用集成門電路邏輯功能，撰寫各種門電路的邏輯符號，能夠用示波器觀看輸出波形并匯出響應曲線。2）組合邏輯模塊：編碼器、譯碼器、全加器的輸入輸出關系?？偨Y譯碼器、編碼器的工作原理和特點，熟悉常用譯碼器、編碼器的邏輯功能和它們的典型應用，熟悉七段譯碼器數(shù)碼管的原理及應用。4.學生學習預期成果描述二級管和三極管的開關特性、闡明TTL門電路、CMOS門電路的工作原理?？偨Y組合邏輯電路的分析方法，能對一般的邏輯電路進行分析。描述組合邏輯電路的設計方法，能設計一般的邏輯問題。歸納常用的組合邏輯模塊的應用，能熟練運用數(shù)據(jù)選擇器和譯碼器等中規(guī)模器件實現(xiàn)邏輯函數(shù)。熟練撰寫基本實驗方法，能夠按照給定的實驗方案，搭建實驗系統(tǒng)并正確實施實驗，具備調(diào)試測控技術與儀器領域相關系統(tǒng)的基本技能。5.支撐課程目標課程目標1、課程目標2、課程目標3。第三單元半導體存儲電路（學時數(shù)：10學時）1.課程主要內(nèi)容（1）SR鎖存器的電路結構和工作原理、電平觸發(fā)器的電路結構和工作原理、邊沿觸發(fā)器的電路結構和工作原理、脈沖觸發(fā)器的電路結構和工作原理、各種功能觸發(fā)器之間的相互轉換。（2）存儲器1）靜態(tài)隨機存儲器的電路結構、原理和存儲容量；2）只讀存儲器的電路結構、原理和存儲容量；3）存儲器容量擴展。2.重點和難點重點：各種觸發(fā)形式的觸發(fā)器的邏輯功能、描述方法、動作特點及其波形分析；難點：各種觸發(fā)形式的觸發(fā)器的波形分析。3.教學方法（1）通過多媒體課件和傳統(tǒng)教學相結合，闡明課程與教學基本原理，豐富學生課程與教學的基本知識結構，培養(yǎng)學生的職業(yè)規(guī)范；（2）通過案例分析，強調(diào)理論與實踐相結合，促進學生知識整合，培養(yǎng)學生的反思能力；（3）實驗：觸發(fā)器實驗：觸發(fā)器輸入輸出關系驗證?？偨Y常用JK觸發(fā)器、D觸發(fā)器芯片的邏輯功能及使用方法，熟練總結觸發(fā)器的兩個基本性質兩個穩(wěn)態(tài)和觸發(fā)翻轉。4.學生學習預期成果描述觸發(fā)器的電路結構、邏輯功能及其描述方法，能對各種功能的觸發(fā)器之間實現(xiàn)轉換、描述觸發(fā)器的動作特點。熟練撰寫基本實驗方法，能夠按照給定的實驗方案，搭建實驗系統(tǒng)并正確實施實驗，具備測試測控技術與儀器領域工程的基本技能。5.支撐課程目標課程目標1、課程目標2、課程目標3。第四單元時序邏輯電路（學時數(shù)：10學時）1.課程主要內(nèi)容（1）同步時序邏輯電路的分析方法以及時序邏輯電路的狀態(tài)轉換圖、狀態(tài)轉換表，說出異步時序邏輯電路的分析方法；（2）移位寄存器的工作原理及典型芯片的應用擴展；（3）計數(shù)器的工作原理及任意進制計數(shù)器的設計方法；（4）同步時序邏輯電路的設計方法。2.重點和難點重點：時序邏輯電路的分析方法、各種常用的時序邏輯電路的工作原理及其應用。難點：任意進制計數(shù)器的設計方法。3.教學方法（1）通過多媒體課件和傳統(tǒng)教學相結合，闡明課程與教學基本原理，豐富學生課程與教學的基本知識結構，培養(yǎng)學生的職業(yè)規(guī)范；（2）通過案例分析，強調(diào)理論與實踐相結合，促進學生知識整合，培養(yǎng)學生的反思能力；（3）通過課堂匯報和分組討論，強化工程觀念，拓展知識應用能力和創(chuàng)新能力；（4）實驗：計數(shù)器實驗：十進制加法計數(shù)器、十進制減法計數(shù)器。推廣用觸發(fā)器組成計數(shù)器的設計，集成芯片74LS161邏輯功能。4.學生學習預期成果總結時序電路的分析方法，能正確分析時序邏輯電路。歸納寄存器和移位寄存器，總結計數(shù)器的原理及應用，能正確運用集成計數(shù)器構成任意進制計數(shù)器、描述時序邏輯電路的設計方法，能正確設計一般的時序邏輯電路。能應用常用計數(shù)器和寄存器模塊設計小型數(shù)字系統(tǒng)。熟練撰寫基本實驗方法，能夠按照給定的實驗方案，搭建實驗系統(tǒng)并正確實施實驗，具備測試與調(diào)試測控技術與儀器領域系統(tǒng)的基本技能。5.支撐課程目標課程目標1、課程目標2、課程目標3。第五單元脈沖波形的發(fā)生和整形電路（學時數(shù)：6學時）1.課程主要內(nèi)容（1）555定時器的電路結構及功能；（2）555定時器接成的施密特觸發(fā)器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器以及多諧振蕩器的工作原理和應用。2.重點和難點重點：555定時器的電路結構、工作原理及其應用。難點：555定時器構造施密特觸發(fā)電路、單穩(wěn)態(tài)電路、多諧振蕩電路的電路結構和工作原理及其應用。3.教學方法通過多媒體課件和傳統(tǒng)教學相結合，闡明課程與教學基本原理，豐富學生課程與教學的基本知識結構，培養(yǎng)學生的職業(yè)規(guī)范。4.學生學習預期成果復述施密特觸發(fā)電路、單穩(wěn)態(tài)電路、多諧振蕩電路的工作原理，總結555定時器的電路結構、工作原理及其應用，能運用555定時器構成施密特觸發(fā)電路、單穩(wěn)態(tài)電路和多諧振蕩電路。5.支撐課程目標課程目標1、課程目標2、課程目標3。第六單元數(shù)-模和模-數(shù)轉換（學時數(shù)：2學時）1.課程主要內(nèi)容（1）權電阻網(wǎng)絡D/A轉換器、倒梯形電阻網(wǎng)絡D/A轉換器的結構和工作原理；（2）A／D轉換器的電路結構和工作原理。2.重點和難點重點：D／A轉換器的電路結構和工作原理、取樣定理。難點：D/A轉換器、A/D轉換器的轉換精度與轉換速度。3.教學方法通過多媒體課件和傳統(tǒng)教學相結合，闡明課程與教學基本原理，豐富學生課程與教學的基本知識結構，培養(yǎng)學生的職業(yè)規(guī)范。4.學生學習預期成果總結D／A轉換器的電路結構和工作原理，能正確分析和計算全電阻網(wǎng)絡和T型電阻網(wǎng)絡等典型電路。解釋A／D轉換器的電路結構和工作原理，能正確運用集成模/數(shù)轉換器實現(xiàn)模擬量對數(shù)字量的轉換、了解采樣－保持電路。了解測控技術與儀器領域的相關技術標準體系，能運用相關知識分析測控技術與儀器領域工程問題中電子電路。5.支撐課程目標課程目標1、課程目標3。（二）課程基本教學內(nèi)容對課程目標的支撐課程教學內(nèi)容教學方法支撐的課程目標學時安排課內(nèi)課外學時比例第一單元邏輯代數(shù)基礎講授法課程目標182:1第二單元組合邏輯電路講授法、案例教學、專題研討、實驗課程目標1、2、3162:1第三單元半導體存儲電路講授法、案例教學、實驗課程目標1、2、3102:1第四單元時序邏輯電路講授法、案例教學、專題研討、實驗課程目標1、2、3102:1第五單元脈沖波形的產(chǎn)生和整形電路講授法、案例教學、實驗課程目標1、2、362:1第六單元數(shù)-模和模-數(shù)轉換講授法課程目標1、322:1合計522:1五、課程考核及對課程目標的支撐（一）課程考核課程成績構成（百分制）課程成績構成比例考核環(huán)節(jié)目標分值考核/評價細則平時成績30-40%作業(yè)（百分制）50本門課程作業(yè)，主要考核知識歸納情況目標分值=0.5*作業(yè)平均成績測驗（百分制）30主要測試各單元知識應用情況目標分值=0.3*測驗平均成績課堂表現(xiàn)（百分制）20根據(jù)課堂討論，發(fā)言等情況打分，次數(shù)不限，最終總成績按比例折算，滿分20分。實踐成績10%實驗（百分制）100共計四次實驗，根據(jù)實驗操作、實驗過程、實驗結果、實驗數(shù)據(jù)分析和實驗報告等，評定學生成績目標分值=實驗平均成績期末考試50-60%知識40考核內(nèi)容：上述各單元理論知識考試題型：判斷、選擇、填空、簡答、作圖、分析、計算等（任選，不低于四種）依據(jù)試卷評分標準進行評價能力30綜合應用20創(chuàng)新10（二）課程考核對課程目標的支撐教學內(nèi)容考核內(nèi)容考核方式支撐的課程目標第一單元邏輯代數(shù)基礎1-1常用數(shù)制及轉換1-2邏輯代數(shù)的三種基本運算、常用公式和基本定理1-3邏輯函數(shù)（含無關項）的描述方法和化簡方法作業(yè)、測驗、期末考試課程目標1第二單元組合邏輯電路2-1半導體門電路的邏輯分析2-2組合邏輯電路的分析和設計2-3常用組合邏輯模塊原理和應用作業(yè)、測驗、實驗、期末考試課程目標1、2、3第三單元半導體存儲電路3-1鎖存器工作原理3-2觸發(fā)器工作原理、電路結構、動作特點和波形分析3-3存儲器的電路構成、容量及擴展應用作業(yè)、測驗、實驗、期末考試課程目標1、2、3第四單元時序邏輯電路4-1時序電路的分析和設計方法4-2移位寄存器和計數(shù)器的工作原理和設計應用作業(yè)、測驗、實驗、期末考試課程目標1、2、3第五單元脈沖波形的產(chǎn)生和整形電路5-1555定時器的電路結構和功能5-2555定時器構成施密特觸發(fā)電路、單穩(wěn)態(tài)電路、多諧振蕩器的電路原理和應用作業(yè)、測驗、期末考試課程目標1、2、3第六單元數(shù)-模和模-數(shù)轉換6-1D/A轉換器的電路結構、工作原理和性能指標6-2A/D轉換器的電路結構、工作原理和性能指標期末考試課程目標1、3六、使用教材、相關推薦書目及課程資源（一）使用教材閻石主編：《數(shù)字電子技術基礎》（第6版），高等教育出版社，2017年版。（二）相關推