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数字电路与逻辑设计DigitalCircuitsandLogicDesign一、课程的性质和目的本课程是高校理科、工科电子信息科学类、电气信息类电子科学与技术、电磁场与无线技术、微电子学、通信工程、电子信息工程、网络工程、广播电视工程专业本科生在电子技术方面的学科基础课。通过本课程的学习，使学生掌握数字逻辑的基本理论；了解常用功能固定组合器件、时序器件及可编程逻辑器件（PLD）的结构、工作原理，掌握它们的逻辑功能和应用方法；掌握数字电路模块的基本分析、设计方法；了解A/D、D/A转换的原理与过程；掌握半导体存储器的应用方法；了解数字系统的描述工具，掌握数字系统的自顶向下设计方法。本课程以采用数字集成电路设计数字硬件电路模块、数字系统的自顶向下设计方法为特色，具有很强的逻辑推理和工程实践性，能培养学生的抽象思维能力、严谨的科学态度、数字硬件电路的分析和设计能力、数字系统的设计能力及从事科研工作的实践动手能力。学习本课程是为了给《单片机原理与应用》、《嵌入式系统》、《计算机接口技术》、《通信原理》、《自动控制》等后续课程打下基础。二、课程教学内容及基本要求1.知识单元一:数制与码制（3学时）（1）知识点一：数制、码制的基本概念（2）知识点二：常用数制及其转换（3）知识点三：常用二进制码及BCD码教学基本要求：了解数制、码制的基本概念，掌握常用数制（二、八、十、十六进制）及转换方法，了解常用二进制码（自然二进制码、循环码、奇偶校验码）及BCD码（8421BCD、5421BCD、余3BCD）。2.知识单元二:逻辑代数基础（7学时）（1）知识点一：逻辑代数的基本概念、基本运算、基本公式和规则（2）知识点二：逻辑函数的描述方式（3）知识点三：逻辑函数的简化教学基本要求：掌握逻辑代数的基本概念、基本公式、基本规则，掌握逻辑函数的描述方式（真值表、表达式、电路图、卡诺图）及其相互转换方法，了解逻辑函数最简与或式的公式化简法，掌握逻辑函数（4变量及以下）最简与或式的卡诺图化简法。3.知识单元三:逻辑门电路（4学时）（1）知识点一：MOSFET的开关特性（2）知识点二：CMOS门电路教学基本要求：掌握MOS场效应管的开关特性和有关参数，掌握CMOS反相器的功能和主要外部电气特性，了解CMOS与非门、或非门、OD门、三态门的工作原理。4.知识单元四:组合逻辑电路（10学时）（1）知识点一：SSI组合电路的分析与设计（2）知识点二：MSI组合电路（编码器、译码器、数据选择器、数据比较器、加法器）及其应用（3）知识点三：组合电路的竞争冒险及消除方法教学基本要求：掌握SSI组合电路的分析方法与双轨输入条件下的设计方法，了解MSI组合电路编码器、译码器、数据选择器、数据比较器、加法器的功能，掌握用MSI组合电路数据选择器、数据比较器、加法器实现组合逻辑设计的方法，了解组合电路中的竞争冒险现象，掌握增加多余项消除逻辑课程编号：B0400031S学分：4开课学院：电子科学与工程学院课内学时：64课程类别：学科基础课课程性质：必修冒险的方法，了解取样法消除冒险的方法。5.知识单元五:触发器（5学时）（1）知识点一：基本SR触发器（2）知识点二：钟控触发器（3）知识点三：常用触发器（边沿DFF、边沿JKFF）教学基本要求：掌握基本SR触发器的结构、工作原理，掌握描述触发器逻辑功能的各类方法，了解钟控触发器、边沿DFF、边沿JKFF的工作原理，掌握触发器的逻辑功能及其应用。6.知识单元六:时序逻辑电路（17学时）（1）知识点一：一般时序电路的分析（2）知识点二：寄存器和移存器（3）知识点三：计数器（4）知识点四：序列码发生器（5）知识点五：顺序脉冲发生器（6）知识点六：一般同步时序电路的设计方法教学基本要求：掌握时序电路的基本概念，了解一般时序电路的分析方法，掌握寄存器和移存器电路结构的特点，了解典型MSI移存器74194的功能及其典型应用，了解二进制同步、异步计数器的一般结构和典型MSI二进制、十进制计数器的功能，掌握任意进制同步计数器分析和设计方法（复0法和预置0法、预置最大数法、预置最小数法），了解计数器的级联方法，了解移存型计数器的结构特点、工作特点及其设计方法，掌握序列码发生器（已知码型和已知序列长度两种情况）的设计方法，了解顺序脉冲发生器的构成方法，掌握一般同步时序电路的设计方法。7.知识单元七:D/A和A/D转换（3学时）（1）知识点一：D/A和A/D转换（2）知识点二：典型D/A和A/D转换电路教学基本要求：掌握D/A和A/D转换电路的主要技术指标，掌握D/A和A/D转换的一般原理和过程，了解典型D/A和A/D转换电路的工作原理及其应用。8.知识单元八:半导体存储器（2学时）（1）知识点一：ROM（MROM、PROM、EPROM、E2PROM、FLASHMEMORY）（2）知识点二：RAM（SRAM、DRAM）教学基本要求：了解各种半导体存储器的工作原理，掌握ROM、RAM的使用方法和存储容量扩展方法，掌握用ROM实现组合电路的方法。9.知识单元九:可编程逻辑器件（5学时）（1）知识点一：PLD的基本结构、基本原理、描述方法和分类（2）知识点二：PLA、PAL、GAL教学基本要求：掌握PLD的基本结构和基本原理，了解PLD的描述方法和分类，掌握应用可编程逻辑器件实现组合逻辑电路和时序逻辑电路的基本方法。10.知识单元十:数字系统设计基础（8学时）（1）知识点一：数字系统概述（2）知识点二：寄存器传输语言（3）知识点三：ASM图（4）知识点四：数字系统设计举例教学基本要求：了解数字系统设计的过程，了解寄存器传输语言描述数字系统的方法，掌握使用ASM图设计数字系统的方法。三、实验实践环节及基本要求1.实验实践教学环节在本课程中的作用及要求（实验教学大纲单独编写）。2.实验项目（具体要求见实验教学大纲）。四、本课程与其它课程的联系与分工本课程的先修课程是高等数学、大学物理、电路分析基础和模拟电子技术（线路）。为本课程中的门电路、A/D和D/A转换、半导体存储器教学内容提供支撑作用。本课程的后续课程为单片机原理与应用、嵌入式系统、计算机接口技术、通信原理、自动控制等，为后续课程中涉及的硬件电路的工作原理、接口设计提供支撑作用。五、对学生能力培养的要求通过课程学习，使学生在掌握逻辑代数的基本理论、理解常用数字集成电路功能的基础上，具有分析一般组合电路、时序电路功能的能力，具有设计常见数字电路模块的能力，具有设计能独立运行的小型数字系统的能力，具有独立从事科研的较高硬件素质。六、课程学时分配总学时64，其中讲课57时，习题及讨论7学时。课程主要内容和学时分配见课程学时分配表。课程学时分配表教学环节时数课程内容讲课上机实验习题及讨论小计数制与码制33逻辑代数基础77逻辑门电路44组合逻辑电路8210触发器55时序逻辑电路15217D/A和A/D转换33半导体存储器22可编程逻辑器件415数字系统设计基础628总计57764七、建议教材和教学参考书目1．教材张顺兴.数字电路与系统设计.东南大学出版社，2004年2．主要参考书[1]王毓银.数字电路逻辑设计（第二版）.高等教育出版社，2007年[2]阎石.数字电子技术基础（第五版）.高等教育出版社，2006年[3]刘宝琴.数字电路与系统(第二版).清华大学出版社，2007年八、课程考核本课程采用闭卷笔试考核，学业总评成绩构成建议为：无期中考试，平时成绩占20%，期末成绩占80%，平时成绩从作业、上课出勤率等几方面进行考核。九、说明本大纲根据教育部高等学校教学指导委员会制定的“数字电路与逻辑设计”课程的教学基本要求编写，并根据我校实际增加了数字系统设计基础部分，让学生能够自顶向下地设计小型数字系统，为后续的电子电路课程设计和毕业设计奠定良好的基础。本课程的实验部分单独开课。执笔人：杨恒新审核人：张瑛教学院长：黄丽亚编写完成时间：2009.10.30