《數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(jì)》課程教學(xué)大綱

《數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(jì)》教學(xué)大綱課程基本信息課程名稱（中文）數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(jì)課程名稱（英文）DigitalCircuitandLogicDesign課程代碼05120296課程性質(zhì)必修課課程類別專業(yè)基礎(chǔ)課考核形式考試總學(xué)分（學(xué)時/周）4.5（80）理論學(xué)分（學(xué)時）4（64）實(shí)踐或?qū)嶒?yàn)學(xué)分（學(xué)時/周）0.5（16）先修課程《電路原理》后續(xù)課程《信號與系統(tǒng)》適應(yīng)范圍全日制本科面向?qū)I(yè)電子信息工程開課學(xué)期2開課學(xué)院電子與信息工程學(xué)院1.指導(dǎo)思想：夯實(shí)數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(jì)理論及實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)，提升學(xué)生電子線路設(shè)計(jì)的專業(yè)素養(yǎng)，并用其基本方法解決相關(guān)問題，讓學(xué)生在掌握課程基本理論的同時，強(qiáng)化其實(shí)踐應(yīng)用能力。2.基本原則：理論聯(lián)系實(shí)際，知識、能力、素質(zhì)協(xié)同發(fā)展。3.課程思政:在教學(xué)中，結(jié)合教學(xué)內(nèi)容，培養(yǎng)學(xué)生對科學(xué)的興趣、實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度、辯證唯物主義的世界觀，培養(yǎng)學(xué)生的愛國主義情操。二、課程目標(biāo)及其對畢業(yè)要求的支撐2.1課程目標(biāo)通過本課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生應(yīng)具備以下幾個方面的課程目標(biāo)：課程目標(biāo)1：使學(xué)生比較系統(tǒng)地了解數(shù)字電路設(shè)計(jì)的基本概念和基本規(guī)律，掌握數(shù)字邏輯電路的基本理論與基本方法，了解這些概念和規(guī)律在實(shí)際工程技術(shù)中的應(yīng)用，為后續(xù)相關(guān)課程和專業(yè)知識的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。課程目標(biāo)2：使學(xué)生在電子線路分析、設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)和自學(xué)能力等方面得到嚴(yán)格的訓(xùn)練，從而提高學(xué)生提出問題、分析問題和解決問題的能力，培養(yǎng)學(xué)生的探索精神和創(chuàng)新意識，培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用能力、團(tuán)隊(duì)合作能力、科研能力，努力實(shí)現(xiàn)知識、能力、素質(zhì)的協(xié)調(diào)發(fā)展。課程目標(biāo)3：通過課堂理論教學(xué)、實(shí)踐操作和課外作業(yè)等環(huán)節(jié)，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)字電路的興趣、實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度、辯證唯物主義的世界觀與愛國主義情操。2.2畢業(yè)要求、指標(biāo)點(diǎn)與課程目標(biāo)的對應(yīng)關(guān)系畢業(yè)要求、指標(biāo)點(diǎn)與本課程的課程目標(biāo)的之間對應(yīng)關(guān)系如表1所示。表1畢業(yè)要求、指標(biāo)點(diǎn)與課程目標(biāo)的對應(yīng)關(guān)系支撐的畢業(yè)要求涉及的畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)本課程的課程目標(biāo)支撐強(qiáng)度1.工程知識1.2掌握電子電路等工程基礎(chǔ)知識，能將其用于分析電子電路相關(guān)的工程問題。課程目標(biāo)1H2.問題分析2.3能運(yùn)用工程科學(xué)基本原理分析復(fù)雜工程問題，以獲得有效結(jié)論課程目標(biāo)2H3.設(shè)計(jì)/開發(fā)解決方案3.1掌握設(shè)計(jì)/開發(fā)電子信息工程領(lǐng)域復(fù)雜工程問題解決方案所需要的專業(yè)知識和開發(fā)工具。課程目標(biāo)3H填寫說明：“支撐的畢業(yè)要求”和“涉及的畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)”是指計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)人才培養(yǎng)方案中的畢業(yè)要求及畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)；支撐強(qiáng)度選用標(biāo)志（如“H”表示“強(qiáng)支撐”，“M”表示“中支撐”，“L”表示“弱支撐”）表示，并且應(yīng)與人才培養(yǎng)方案中的H、M、L保持一致。本課程的各個課程目標(biāo)對應(yīng)畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)的權(quán)值矩陣如表2所示表2課程目標(biāo)支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)的權(quán)值矩陣畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)課程目標(biāo)畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)1.2畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)2.3畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)3.1課程目標(biāo)10.40.30.2課程目標(biāo)20.40.50.6課程目標(biāo)30.20.20.2注：將一個畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)分解到對應(yīng)課程目標(biāo)中，每一列的權(quán)值Σ＝1。三、課程內(nèi)容及學(xué)時分配第一部分理論教學(xué)數(shù)制與編碼（2學(xué)時）教學(xué)內(nèi)容：（1）數(shù)字信號及數(shù)字電路的特點(diǎn)；（2）常用數(shù)制；（3）數(shù)制間的轉(zhuǎn)換；（4）數(shù)字系統(tǒng)中的數(shù)的表示方法和格式。教學(xué)重點(diǎn)：（1）常用數(shù)制；（2）數(shù)制間的轉(zhuǎn)換。支撐的課程目標(biāo)：1，2第二章 邏輯代數(shù)基礎(chǔ)（8學(xué)時）教學(xué)內(nèi)容：（1）邏輯代數(shù)的運(yùn)算規(guī)則；（2）邏輯函數(shù)的四種常用表達(dá)方式；（3）邏輯函數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)形式；（4）邏輯代數(shù)化簡法；（5）卡諾圖化簡法。教學(xué)重點(diǎn)：邏輯代數(shù)的運(yùn)算規(guī)則；（2）邏輯函數(shù)的四種常用表達(dá)方式；（3）卡諾圖化簡法。支撐的課程目標(biāo)：1，2，3第三章邏輯門電路（4學(xué)時）教學(xué)內(nèi)容：基本邏輯門符號及意義；（2）復(fù)合邏輯門符號及意義；（3）三態(tài)門及OC，OD門的功能；（4）邏輯門的結(jié)構(gòu)和原理；（5）常用性能參數(shù)及意義；（6）數(shù)字電路芯片常用資料的查詢和閱讀。教學(xué)重點(diǎn)：基本邏輯門符號及意義；（2）復(fù)合邏輯門符號及意義；（3）三態(tài)門及OC，OD門的功能。支撐的課程目標(biāo)：1，2，3第四章組合邏輯電路的分析與設(shè)計(jì)（10學(xué)時）教學(xué)內(nèi)容：組合邏輯電路的手工分析；（2）組合邏輯電路手工設(shè)計(jì)方法；（3）編碼器、譯碼器、數(shù)據(jù)選擇器、加法器、比較器的概念及分析；（4）廣義譯碼器的概念與理解；（5）可編程邏輯器件的結(jié)構(gòu)與原理；（6）組合電路的競爭冒險。教學(xué)重點(diǎn)：組合邏輯電路手工設(shè)計(jì)方法；（2）編碼器、譯碼器、數(shù)據(jù)選擇器、加法器、比較器的概念及分析；（3）可編程邏輯器件的結(jié)構(gòu)與原理。支撐的課程目標(biāo)：1，2，3第五章觸發(fā)器電路的邏輯原理（8學(xué)時）教學(xué)內(nèi)容：RS、JK觸發(fā)器的邏輯原理及結(jié)構(gòu)；（2）D觸發(fā)器的邏輯原理及應(yīng)用；（3）觸發(fā)器件的轉(zhuǎn)換；（4）GAL、CPLD、FPGA的結(jié)構(gòu)與原理。教學(xué)重點(diǎn)：RS、JK觸發(fā)器的邏輯原理及結(jié)構(gòu)；（（2）D觸發(fā)器的邏輯原理及應(yīng)用；（3）觸發(fā)器件的轉(zhuǎn)換。支撐的課程目標(biāo)：1，2，3第六章組合邏輯電路的時序分析與自動化設(shè)計(jì)（6學(xué)時）教學(xué)內(nèi)容：軟件的安裝及使用介紹；（2）HDL語言及quarter軟件介紹及基本操作；（3）原理圖法設(shè)計(jì)邏輯電路；（4）HDL語言描述廣義譯碼器；（5）組合電路的設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)與案例分析。教學(xué)重點(diǎn)：原理圖法設(shè)計(jì)邏輯電路；（2）組合電路的設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)與案例分析。支撐的課程目標(biāo)：1，2，3第七章時序電路的分析與設(shè)計(jì)（10學(xué)時）教學(xué)內(nèi)容：時序邏輯電路的特點(diǎn)與功能；（2）同步/異步的手工分析；（3）同步異步的手工設(shè)計(jì)；（4）寄存器的結(jié)構(gòu)分析與應(yīng)用；（5）計(jì)數(shù)器的手工設(shè)計(jì)；（6）寄存器及計(jì)數(shù)器及專用芯片。教學(xué)重點(diǎn)：同步/異步的手工分析；（2）同步異步的手工設(shè)計(jì)；（3）計(jì)數(shù)器的手工設(shè)計(jì)。支撐的課程目標(biāo)：1，2，3第八章時序邏輯電路的自動化設(shè)計(jì)與分析（6學(xué)時）教學(xué)內(nèi)容：宏模塊設(shè)計(jì)計(jì)數(shù)器案例分析；（2）計(jì)數(shù)器通用模型設(shè)計(jì)方法；（3）狀態(tài)機(jī)方式的計(jì)數(shù)器設(shè)計(jì)；（4）有限狀態(tài)機(jī)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用。教學(xué)重點(diǎn)：計(jì)數(shù)器通用模型設(shè)計(jì)方法；（2）狀態(tài)機(jī)方式的計(jì)數(shù)器設(shè)計(jì)。支撐的課程目標(biāo)：1，2，3第九章半導(dǎo)體存儲器介紹與應(yīng)用（2學(xué)時）教學(xué)內(nèi)容：存儲器分類及指標(biāo)介紹；（2）RAM、ROM介紹；（3）存儲器的應(yīng)用案例。教學(xué)重點(diǎn)：存儲器分類及指標(biāo)介紹；（2）RAM、ROM介紹。支撐的課程目標(biāo)：1，2第十章DA、AD的轉(zhuǎn)換原理與應(yīng)用（4學(xué)時）教學(xué)內(nèi)容：DA、AD的基本工作原理；（2）DA、AD的基本性能指標(biāo)；（3）DA的應(yīng)用設(shè)計(jì)；（4）AD的應(yīng)用設(shè)計(jì)。教學(xué)重點(diǎn)：DA、AD的基本工作原理；（2）DA、AD的基本性能指標(biāo)。支撐的課程目標(biāo)：1，2第十一章脈沖電路及其分析（4學(xué)時）教學(xué)內(nèi)容：脈沖電路的應(yīng)用和新發(fā)展；；（2）多諧振蕩器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器、施密特觸發(fā)器；（3）555定時器及其應(yīng)用。教學(xué)重點(diǎn)：多諧振蕩器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器、施密特觸發(fā)器；（2）555定時器及其應(yīng)用。支撐的課程目標(biāo)：1，2，3第二部分實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)表3實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目設(shè)置、目的要求及支撐的課程目標(biāo)序號實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目學(xué)時數(shù)項(xiàng)目要求項(xiàng)目類型項(xiàng)目性質(zhì)目的要求支撐的課程目標(biāo)1集成邏輯電路的性能參數(shù)測量3選修設(shè)計(jì)驗(yàn)證掌握集成與非門的邏輯功能和主要參數(shù)的測試方法,熟悉數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的使用方法1，2，32組合電路的設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)2必修設(shè)計(jì)驗(yàn)證掌握常用組合電路的設(shè)計(jì)、調(diào)用與仿真；基于問題的組合電路設(shè)計(jì)方法及設(shè)計(jì)。7位顯示及其他譯碼器的設(shè)計(jì)。1，2，33觸發(fā)器實(shí)驗(yàn)3必修設(shè)計(jì)驗(yàn)證理解各類觸發(fā)器的構(gòu)建及仿真。簡單應(yīng)用觸發(fā)器的案例仿真與設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)。1，2，34計(jì)數(shù)器和移位寄存器設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)3必修設(shè)計(jì)驗(yàn)證常規(guī)計(jì)數(shù)器的手工設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，基于狀態(tài)機(jī)的計(jì)數(shù)器設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。1，2，35基于LPM的自動化設(shè)計(jì)2選修設(shè)計(jì)驗(yàn)證基于LPM的計(jì)數(shù)器、PLL、ROM查詢表建立與仿真1，2，36時序電路的分析與設(shè)計(jì)(設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn))3必修設(shè)計(jì)驗(yàn)證基于問題需求的時序電路設(shè)計(jì)。分析問題，提出數(shù)字系統(tǒng)的模型，構(gòu)建模型并實(shí)現(xiàn)。1，2，37多諧振蕩及單/雙穩(wěn)態(tài)電路的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)3選修設(shè)計(jì)驗(yàn)證掌握多諧電路設(shè)計(jì)的方法；測定多諧電路的諧振頻率及調(diào)整等；實(shí)現(xiàn)單/雙穩(wěn)態(tài)電路的設(shè)計(jì)及調(diào)整；1，2，38DA/AD實(shí)驗(yàn)2選修設(shè)計(jì)驗(yàn)證DA/AD的時序及控制與數(shù)據(jù)讀取及顯示等設(shè)計(jì)。1，2，3合計(jì)16學(xué)時四、課程考核環(huán)節(jié)、評價方式、考核環(huán)節(jié)評價標(biāo)準(zhǔn)及其達(dá)成度評價4.1課程考核環(huán)節(jié)與評價方式總評計(jì)分制：百分制（√）；五級分制（）；兩級分制（）考核方式：考試（√）；考查（）課程的考核環(huán)節(jié)、評價方式、比重和對應(yīng)的課程目標(biāo)關(guān)系如下表4所示。表4考核環(huán)節(jié)、評價方式、比重和對應(yīng)的課程目標(biāo)考核環(huán)節(jié)評價方式比重課程目標(biāo)作業(yè)所有作業(yè)批改成績的平均值作為評價標(biāo)準(zhǔn)20%課程目標(biāo)1課程目標(biāo)2課程目標(biāo)3期中筆試以期中筆試卷面成績作為評價標(biāo)準(zhǔn)10%課程目標(biāo)1課程目標(biāo)2課程目標(biāo)3實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)所有實(shí)驗(yàn)學(xué)生表現(xiàn)情況作為評價標(biāo)準(zhǔn)；依據(jù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)度計(jì)劃，共設(shè)置六次實(shí)驗(yàn)，每次實(shí)驗(yàn)完成一個實(shí)驗(yàn)報告，主要考察學(xué)生對各章節(jié)知識點(diǎn)的理解與應(yīng)用能力，實(shí)驗(yàn)報告采用電子稿形式20%課程目標(biāo)1課程目標(biāo)2課程目標(biāo)3期末筆試以期末筆試卷面成績作為評價標(biāo)準(zhǔn)50%課程目標(biāo)1課程目標(biāo)2課程目標(biāo)3課程總成績作業(yè)×20%+期中筆試×10%+實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)×20%+期末筆試×50%100%課程目標(biāo)1課程目標(biāo)2課程目標(biāo)34.2考核環(huán)節(jié)評價標(biāo)準(zhǔn)及其支撐課程目標(biāo)的權(quán)值根據(jù)表4可知，本課程的3個課程目標(biāo)分別由多個考核環(huán)節(jié)來支撐，每個考核環(huán)節(jié)的評價標(biāo)及其對課程目標(biāo)的支撐權(quán)值如下表5所示：表5考核環(huán)節(jié)評價標(biāo)準(zhǔn)及其支撐課程目標(biāo)的權(quán)值課程目標(biāo)考核環(huán)節(jié)考核環(huán)節(jié)支撐課程目標(biāo)權(quán)值權(quán)值合計(jì)評價標(biāo)準(zhǔn)100~9089~8079~7069~60<59優(yōu)良中及格不及格課程目標(biāo)1作業(yè)20%100%取所有作業(yè)批改成績的平均值作為優(yōu)秀、良好、中等、及格或不及格的評分標(biāo)準(zhǔn)。期中筆試30%取期中筆試成績作為優(yōu)秀、良好、中等、及格或不及格的評分標(biāo)準(zhǔn)。實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)20%實(shí)踐能力很強(qiáng)，善于獨(dú)立思考并與教師溝通；實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄非常完整，對實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析正確且非常深入，報告撰寫質(zhì)量很高；實(shí)驗(yàn)過程綜合表現(xiàn)很好實(shí)踐能力較強(qiáng)，能獨(dú)立思考并與教師溝通；實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄較為完整，對實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析正確且深入，報告撰寫質(zhì)量較高；實(shí)驗(yàn)綜合表現(xiàn)較好實(shí)踐能力一般，能對問題進(jìn)行一定的思考；實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄基本完整，對實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析基本正確，報告撰寫質(zhì)量一般；實(shí)驗(yàn)綜合表現(xiàn)一般實(shí)踐能力尚可，能對問題進(jìn)行一定的思考；實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄尚可，對實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析深入程度尚可，報告撰寫質(zhì)量基本滿足要求；實(shí)驗(yàn)綜合表現(xiàn)尚可實(shí)踐能力較差，態(tài)度不端；實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄完整度較差，對實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析缺乏或應(yīng)付了事，報告撰寫質(zhì)量較差；實(shí)驗(yàn)綜合表現(xiàn)較差期末筆試30取期末筆試成績作為優(yōu)秀、良好、中等、及格或不及格的評分標(biāo)準(zhǔn)。課程目標(biāo)2作業(yè)30%100%同上期中測試20%同上實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)30同上同上同上同上同上期末筆試20%同上課程目標(biāo)3作業(yè)25%100%同上期中筆試25%同上上機(jī)實(shí)驗(yàn)25%同上同上同上同上同上期末筆試25%同上4.3課程目標(biāo)達(dá)成度評價根據(jù)表5所列的各考核環(huán)節(jié)支撐課程目標(biāo)的權(quán)值，本課程的課程目標(biāo)達(dá)成度評價方法如下表6所示。表6課程目標(biāo)達(dá)成度評價方法課程目標(biāo)考核環(huán)節(jié)評價方法課程目標(biāo)1作業(yè)期中筆試、實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)、期末筆試課程目標(biāo)2作業(yè)期中筆試、實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)、期末筆試課程目標(biāo)3作業(yè)期中筆試、上機(jī)實(shí)驗(yàn)、期末筆試五、持續(xù)改進(jìn)本課程根據(jù)作業(yè)、期中筆試、實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)和期末筆試、各課程目標(biāo)評價值和學(xué)生、教學(xué)督導(dǎo)等反饋，及時掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)動態(tài)和學(xué)習(xí)狀況；課后