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《数字电路与逻辑设计》教学大纲

课程名称: 数字电路与逻辑设计

课程代码：0认知语言学773127

课程性质：专业必修

课程说明：讲授+实训

总学时数：64（48+16）

学分数：4（理论3+实训1）

适用专业：计算机科学与技术（本科）

一、课程简介

《数字电路与逻辑设计》是计算机科学与技术专业的必修课程，是一门集数字电子技术与逻辑设计、软件与硬件、理论与实践为一体的课程。作为一门学科与专业技术基础性课程，本课程的学习将为学生后续的计算机组成与体系结构、操作系统、计算机网络基础、单片机原理及应用、嵌入式应用与开发等课程的学习打下必要的基础。

（一）课程目标

围绕各种电子元器件构成的组合电路和时序电路的分析学习和实训，使学生在获得数字电子技术方面的基础理论和基本技能的同时，注重培养学生的数字电路分析思路和设计理念，结合计算机相关知识，理解计算机系统结构，并为后继相关课程的深入学习和实际应用打下理论基础。

职业能力目标

●对逻辑电路基本单元（门电路和触发器）的特性和工作原理的掌握；

●组合逻辑电路、时序逻辑电路分析和设计能力的培养；

●对数字集成新技术的了解；

●能使用Multisim平台仿真验证、分析和设计简单的数字电路或较为复杂的数字系统；

●数字系统综合设计和应用能力的培养；

●跟踪新知识与新技术的学习能力的培养；

●沟通与表达能力的培养。

（二）课程设计思路

本课程着眼于培养学生的设计理念和提升工程实践技能，为后继相关课程的深入学习和实际应用打下基础，激发学生对计算机在嵌入式方向应用的兴趣。

本课程设计以培养学生数字电路的分析和设计能力为核心。课堂主要以理论教学为主，进行每章节知识点的讲解，章节中穿插辅以Multisim平台仿真案例实训教学；课外以单元练习、课后辅导为主，辅以学生自学文档资料、mooc学习。让学生在教、学、做中掌握知识要义，养成学生重器件功能及应用等外部特性、轻内部结构分析，逐步养成学生查阅手册、选择元器件参数的能力。

（三）课程内容框架

本课程包含理论体系和实践体系。

理论体系内容可分为基础部分和拓展部分。基础部分包括逻辑代数基础、集成逻辑门电路、组合逻辑电路、集成触发器和时序逻辑电路；拓展部分包括脉冲波形的产生和整形、数模和模数转换器、大规模集成电路。

实践体系模块旨在提高学生的实际动手能力和技术应用能力，以Multisim平台仿真实践为主，最终培养学生分析问题、解决问题及创新的能力。实践教学体系分为验证性实践、设计性实践和综合性实践，其中验证性实践包括诸如门电路、触发器的功能测试及常用的中规模集成组合电路、集成时序电路的功能测试等基础实验内容，以验证、分析及设计部分章节门电路和习题作业门电路的功能为主，旨在强调基本实验技能、基本实验知识与基本实验方法的重要性；设计型实验主要涉及一些电路规模相对较小，设计比较容易，学生力所能及的设计型实验，重点放在利用小规模集成芯片构成中规模集成电路芯片，如利用74LS138、74LS148、数据选择器74LS151实现逻辑函数功能，利用74LS160、74LS161、74LS162、74LS163、74LS191、74LS192等集成芯片设计N进制计数器等；

综合性实践主要是指电路规模相对较大，如简易秒表设计、智力竞赛抢答器设计等。这类实验采用教师课堂讲解演示的方式，重点培养学生综合运用所学知识设计常见数字电路的能力。

二、各教学环节学时分配

教学时数分配

章次	章节名称	课时分配激光点云数据处理	备注
第1章	逻辑代数基础	6
第2章	集成逻辑门电路	6	2学时实训
第3章	组合逻辑电路	12	4学时实训
第4章	集成触发器	6	2学时实训
第5章	时序逻辑电路	河南网通宽带14	4学时实训
第6章	脉冲波形的产生和整形	雄足球论坛 8	4学时实训
第7章	数模、模数转换器	6
第8章	大规模集成电路尊木汇国际艺术广场	6	2学时复习
合计		64	16学时实训

注：此表仅为教师制定教学周历的参考，任课教师可根据章节任务模块要求和学生完成情况，在保证完成教学内容的前提下，自行设计各章节、任务模块的教学时数。

三、课程的教学内容及基本要求

章节	主体内容	基本知识点及教学要求、教学重难点	课程设计	备注
第1章逻辑代数基础	数字电路与逻辑设计理论基础	基本知识点及教学要求： 1、掌握数制与编码、数制间的转换 2、理解逻辑代数的基本概念、公式和定理 3、掌握逻辑函数标准表达式、逻辑函数的化简 4、熟悉逻辑函数的几种表示方法与相互转换	活动1：说课，说本课的课程性质、教学目标、学习方法、考核方式及内容架构活动2：查阅资料写一个文献综述：分析本门课程的研究对象和学习方法，并向同学们进行课堂讲述活动3：结合计算机，调查机器哪些功能部件使用数字电路
		重点： 1、逻辑函数的公式化简法与图形化简法 2、逻辑代数与普通代数的异同
		难点： 1、逻辑函数几种表示方法间的相互转换
第2章集成逻辑门电路	数字电路与逻辑设计硬件基础实训1：利用Multisim平台仿真验证各种集成逻辑门功能	基本知识点及教学要求： 1、掌握基本逻辑运算和逻辑门电路的基本工作原理 2、掌握数字集成电路的实际应用 3、理解TTL数字集成逻辑门、CMOS及OC门、TSL门的逻辑功能和应用 4、了解其他双极性逻辑门 5、Multisim平台介绍及集成逻辑门功能验证测试	活动1：课余学会Multisim软件的安装，熟悉平台环境
		重点： 1、集成TTL与非门电路的基本工作原理及主要参数 2、TTL与CMOS电路的应用及应用时的注意事项 3、Multisim平台介绍及集成逻辑门功能验证测试
		难点： 1、三极管开关特性之输出特性曲线分析 2、集成TTL与非门电路的基本工作原理及主要参数
第3章组合逻辑电路	组合逻辑电路的分析与设计实训2：利用Multisim平台仿真组合逻辑电路的分析与设计实训3：利用Multisim平台仿真实现编码器与译码器功能	基本知识点及教学要求： 1、掌握组合逻辑电路的分析与设计方法 2、掌握中小规模组合逻辑器件的原理及应用 3、理解竞争冒险的产生原因、识别及消除方法 4、Multisim仿真组合逻辑电路功能的分析与设计	活动1：讨论总结译码器74LS138和数据选择器74LS151如何实现组合逻辑函数功能。活动2：利用Multisim仿真测试常见集成组合逻辑电路功能。
		重点： 1、组合逻辑电路的分析与设计方法 2、典型中小型组合逻辑器件的应用 3、Multisim仿真组合逻辑电路功能的分析与设计
		难点： Multisim仿真组合逻辑电路功能的分析与设计
第4章集成触发器	时序逻辑电路硬件基础实训4：利用Multisim仿真验证触发器逻辑功能	基本知识点及教学要求： 1、掌握与非门组成的基本RS触发器工作原理 2、掌握时钟触发器的特性表、特性方程、状态转换图、波形图 3、理解触发器的逻辑功能分类及相互转换 4、了解触发器的选用及参数指标 5、Multisim仿真触发器功能电路验证测试	活动1：分析JK触发器的特性表、特性方程、状态转换图、波形图，并利用Multisim进行仿真。
		重点： 1、触发器基本工作原理及逻辑功能描述方法 2、各类触发器的相互转换
		难点： 1、触发器的选用及参数指标
第5章时序逻辑电路	时序逻辑电路的分析与设计（利用常见中规模计数器设计N进制计数器）实训5：利用Multisim仿真验证集成计数器逻辑功能实训6：利用Multisim仿真设计N进制计数器	基本知识点及教学要求： 1、掌握时序逻辑电路的分析方法 2、掌握常用中规模集成计数器、寄存器的逻辑功能及应用 3、理解同步时序逻辑电路的设计方法 4、掌握顺序脉冲发生器的构成及工作原理 5、利用Multisim仿真设计时序逻辑电路	活动1：分析运用常见集成计数器构成的N进制计数器，并利用Multisim仿真实现。
		重点： 1、中规模集成计数器的应用 2、异步时序逻辑电路的分析及同步时序逻辑电路的设计 3、利用Multisim仿真设计时序逻辑电路
		难点： 1、任意进制计数器的设计； 2、根据命题，利用Multisim仿真设计时序逻辑电路
第6章脉冲波形的产生和整形	数字电路拓展知识1—数字电路的脉冲源（脉冲波形的产生与整形）实训7：利用Multisim仿真设计抢答器项目8：利用Multisim仿真设计简易秒表	基本知识点及教学要求： 107硅橡胶1、掌握555集成定时器电路结构、工作原理 2、掌握555集成定时器如何构成单稳态触发器、多谐振荡器和施密特触发器 3、理解电路的工作原理及应用 4、了解RC环形振荡器、CMOS多谐振荡器和石英晶体振荡器 5、利用Multisim仿真设计555定时器构成的单稳态触发器、多谐振荡器和施密特触发器	活动1：仿真设计抢答器活动2：仿真设计简易秒表
		重点： 1、555集成定时器的基本工作原理及其在波形产生和整形方面的应用 2、利用Multisim仿真设计555定时器构成的单稳态触发器、多谐振荡器和施密特触发器
		难点：利用Multisim仿真设计由脉冲555定时器构成的脉冲振荡器
第7章数模、模数转换器	数字电路拓展知识2—DAC、ADC	基本知识点及教学要求： 1、理解ADC和DAC的基本工作原理 2、了解主要技术指标及应用	活动1：查阅资料，调查ADC、DAC在常见电路中的具体运用。
		重点： 1、ADC和DAC的基本原理及应用
		难点： 1、ADC和DAC的基本工作原理

本文发布于:2024-09-20 21:41:10，感谢您对本站的认可！

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