《數(shù)字邏輯電路》課程教學(xué)大綱

《數(shù)字邏輯電路》教學(xué)大綱課程英文名DigitalLogicCircuits課程代碼C0809Y00學(xué)分3總學(xué)時(shí)48理論學(xué)時(shí)32實(shí)驗(yàn)/實(shí)踐學(xué)時(shí)16課程類別專業(yè)課課程性質(zhì)必修先修課程無適用專業(yè)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)開課學(xué)院信息工程學(xué)院一、課程地位與課程目標(biāo)（一）課程地位本課程是計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)課中的一門重要必修課。其任務(wù)是：使學(xué)生掌握數(shù)字電路的基本概念及數(shù)字邏輯的基本分析和設(shè)計(jì)方法，掌握常用單元電路與典型邏輯部件的功能和應(yīng)用方法，培養(yǎng)學(xué)生分析解決數(shù)字邏輯電路問題的能力。該課程是學(xué)生掌握數(shù)字邏輯系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)的入門課程，在電子技術(shù)類專業(yè)的課程體系中占有重要地位。（二）課程目標(biāo)課程目標(biāo)畢業(yè)要求目標(biāo)分類1.掌握邏輯代數(shù)，數(shù)字電路中真值表、狀態(tài)圖和時(shí)序圖等基本概念，組合電路與時(shí)序電路的構(gòu)成原理；熟悉數(shù)字信息在電路中的產(chǎn)生與處理過程，以及對數(shù)字電路的分析、描述方法。工程知識1.1/1.2/1.3/1.4記憶理解分析2.具備對中小規(guī)模數(shù)字邏輯電路功能的基本分析能力。掌握利用小規(guī)模門電路、中規(guī)模譯碼器、選擇器、觸發(fā)器、寄存器和計(jì)數(shù)器等元器件設(shè)計(jì)實(shí)際應(yīng)用電路的能力。問題分析2.1/2.2設(shè)計(jì)/開發(fā)解決方法3.1/3.2分析應(yīng)用3.能夠針對特定需求獨(dú)立進(jìn)行數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)，并通過仿真或?qū)嶒?yàn)等手段驗(yàn)證可行性。初步掌握借助原理圖、VHDL語言等途徑，利用FPGA等器件設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)電路。設(shè)計(jì)/開發(fā)解決方法3.3分析應(yīng)用評價(jià)二、課程目標(biāo)達(dá)成的途徑與方法課程目標(biāo)教學(xué)環(huán)節(jié)對應(yīng)內(nèi)容課程目標(biāo)1講授第1、2、3、4、5章，實(shí)驗(yàn)1,2,3,4,5及作業(yè)1.邏輯代數(shù)、邏輯函數(shù)的表示和化簡；2.邏輯門電路；3.組合電路的分析與設(shè)計(jì)；5.時(shí)序電路分析與設(shè)計(jì)課程目標(biāo)2講授第6,7章，實(shí)驗(yàn)6,7及作業(yè)4.常用組合電路功能與應(yīng)用；6.中規(guī)模時(shí)序邏輯器件應(yīng)用7.ROM/FPGA器件課程目標(biāo)3講授第8章及作業(yè)實(shí)驗(yàn)88.VHDL及FPGA器件應(yīng)用討論三、課程目標(biāo)與相關(guān)畢業(yè)要求的對應(yīng)關(guān)系課程目標(biāo)課程目標(biāo)對畢業(yè)要求的支撐程度（H、M、L）畢業(yè)要求1畢業(yè)要求2畢業(yè)要求3課程目標(biāo)1H課程目標(biāo)2H課程目標(biāo)3M四、課程主要內(nèi)容與基本要求1、數(shù)字電路概述與邏輯代數(shù)基礎(chǔ)理解數(shù)字信號和數(shù)字電路，掌握常用的數(shù)制和碼制。了解數(shù)字信號與模擬信號特點(diǎn)，理解數(shù)字電路特點(diǎn)與應(yīng)用。掌握邏輯代數(shù)基礎(chǔ)知識，包括基本邏輯運(yùn)算、基本公式和定理以及邏輯函數(shù)的表示方法和邏輯函數(shù)的化簡方法。該部分作為數(shù)字邏輯電路分析的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，為后續(xù)章節(jié)組合邏輯電路、時(shí)序邏輯電路的分析與設(shè)計(jì)提供數(shù)學(xué)工具。2、基本門電路掌握基本的門電路邏輯特性。3、組合邏輯電路熟悉掌握組合電路的分析與設(shè)計(jì)方法；掌握常用組件的功能與應(yīng)用；了解常用組件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)；理解組合電路中的競爭冒險(xiǎn)現(xiàn)象。組合邏輯電路是數(shù)字邏輯電路分析與設(shè)計(jì)的重要基礎(chǔ)，為后續(xù)時(shí)序邏輯電路的學(xué)習(xí)提供了必要的準(zhǔn)備。4、基本觸發(fā)器重點(diǎn)掌握觸發(fā)器的定義以及各類觸發(fā)器的邏輯功能、描述方法與動作特點(diǎn)。觸發(fā)器是最基本的時(shí)序邏輯單元，本章是時(shí)序邏輯電路學(xué)習(xí)的先修知識。5、時(shí)序邏輯電路掌握時(shí)序邏輯電路的分析方法；掌握同步電路的設(shè)計(jì)方法；了解異步電路的設(shè)計(jì)方法。深刻理解時(shí)序電路各方程組（輸出方程組、驅(qū)動方程組、狀態(tài)方程組），狀態(tài)轉(zhuǎn)換表、狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖及時(shí)序圖在分析和設(shè)計(jì)時(shí)序電路中的重要作用。6中規(guī)模集成時(shí)序邏輯電路及其應(yīng)用掌握典型中規(guī)模時(shí)序部件的功能及其應(yīng)用，尤其是計(jì)數(shù)器、移位寄存器組成及工作原理。時(shí)序邏輯電路是除組合邏輯電路之外的另一類數(shù)字邏輯電路，本章內(nèi)容為后續(xù)的單片機(jī)原理及其應(yīng)用、電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)以及現(xiàn)代邏輯設(shè)計(jì)打下基礎(chǔ)。7半導(dǎo)體存儲器了解只讀存儲器(ROM)，隨機(jī)存儲器（RAM）的工作原理，表達(dá)方式。掌握利用只讀存儲器實(shí)現(xiàn)組合邏輯函數(shù)的方法，理解存儲器容量擴(kuò)展方法。8硬件描述語言VHDL和FPGA

VHDL簡介和基本語法。設(shè)計(jì)舉例。利用FPGA板卡實(shí)現(xiàn)組合邏輯電路與時(shí)序邏輯電路實(shí)驗(yàn)。五、課程學(xué)時(shí)安排章節(jié)號教學(xué)內(nèi)容學(xué)時(shí)數(shù)學(xué)生任務(wù)對應(yīng)課程目標(biāo)1數(shù)字邏輯基礎(chǔ)知識，函數(shù)表達(dá)式和化簡6作業(yè)課程目標(biāo)12基本門電路4（實(shí)驗(yàn)2）實(shí)驗(yàn)課程目標(biāo)13組合邏輯電路10（實(shí)驗(yàn)4）作業(yè)+實(shí)驗(yàn)課程目標(biāo)1課程目標(biāo)24觸發(fā)器2作業(yè)課程目標(biāo)15時(shí)序邏輯電路12（實(shí)驗(yàn)4）作業(yè)+實(shí)驗(yàn)課程目標(biāo)1課程目標(biāo)26中規(guī)模集成時(shí)序邏輯電路及其應(yīng)用6（實(shí)驗(yàn)2）作業(yè)+實(shí)驗(yàn)課程目標(biāo)2課程目標(biāo)37半導(dǎo)體存儲器2作業(yè)課程目標(biāo)18硬件描述語言VHDL與FPGA6（實(shí)驗(yàn)4）作業(yè)+實(shí)驗(yàn)課程目標(biāo)2課程目標(biāo)3六、實(shí)踐環(huán)節(jié)及基本要求序號實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目名稱學(xué)時(shí)基本要求學(xué)生任務(wù)實(shí)驗(yàn)性質(zhì)實(shí)驗(yàn)類別1門電路功能驗(yàn)證2門電路功能測試完成驗(yàn)證驗(yàn)證必做2組合邏輯電路實(shí)驗(yàn)1譯碼器2譯碼器實(shí)現(xiàn)任意函數(shù)實(shí)現(xiàn)功能驗(yàn)證必做3組合邏輯電路實(shí)驗(yàn)2選擇器2選擇器實(shí)現(xiàn)任意函數(shù)實(shí)現(xiàn)功能驗(yàn)證必做4寄存器實(shí)驗(yàn)2寄存器完成驗(yàn)證驗(yàn)證必做5時(shí)序邏輯設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)2應(yīng)用實(shí)例設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)功能設(shè)計(jì)必做6集成計(jì)數(shù)器實(shí)驗(yàn)2集成計(jì)數(shù)器實(shí)現(xiàn)功能綜合必做7VHDL實(shí)驗(yàn)12完成簡單組合邏輯與時(shí)序電路編程實(shí)現(xiàn)功能綜合必做8VHDL實(shí)驗(yàn)22時(shí)序電路編程實(shí)現(xiàn)功能綜合選做注：1.實(shí)驗(yàn)性質(zhì)指演示性、驗(yàn)證性、設(shè)計(jì)性、綜合性等；2.實(shí)驗(yàn)類別指必做、選做等。七、考核方式及成績評定考核內(nèi)容考核方式評定標(biāo)準(zhǔn)（依據(jù)）占總成績比例過程考核含到課率、課堂討論發(fā)言、平時(shí)作業(yè)等點(diǎn)名記錄，發(fā)言情況作業(yè)批改10%實(shí)驗(yàn)考核實(shí)驗(yàn)操作+實(shí)驗(yàn)報(bào)告實(shí)驗(yàn)操作成績+報(bào)告成績20%期末考核閉卷卷面成績70%考核類別考試成績登記方式百分制八、課程目標(biāo)達(dá)成度評價(jià)方法課程目標(biāo)教學(xué)環(huán)節(jié)成績評定課程目標(biāo)1講授，實(shí)驗(yàn)，作業(yè)作業(yè)A10實(shí)驗(yàn)B10期末考試C10目標(biāo)達(dá)成度1=（A1+B1+C1）/（A10+B10+C10）課程目標(biāo)2講授，實(shí)驗(yàn)，作業(yè)作業(yè)A20實(shí)驗(yàn)B20期末考試C20目標(biāo)達(dá)成度2=（A2+B2+C2）/（A20+B20+C20）課程目標(biāo)3講授，實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)A30期末考試B30目標(biāo)達(dá)成度3=（A3+B3）/（A30+B30）九、推薦教材與主要參考書（一）推薦教材：1、王秀敏，《數(shù)字電子技術(shù)》（第一版），機(jī)械工業(yè)出版社，2011年1月。（二）主要參考書：1、閻石，