数字电路教学大纲

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中文：数字电路与逻辑设计 课程名称 课程编号 英文：DIGITAL CIRCUITS AND LOGIC DESIGN 学分/学时 3.5/66 所属教研室 通信、电子、自动化 先修课程 课程类型 开课专业 《大学物理》、《电路分析》，《线性电子线路》、《计算机基础》 专业基础课 通信、电子、自动化专业 教学目的和要求 通过本课程的学习使学生获得数字电路与逻辑设计方面的基本理论、基本知识和基本技能，掌握数字逻辑电路的分析和设计方法，培养学生分析问题和解决问题的能力，为专业课的学习和今后从事工程技术工作打好基础。 本课程要求学生掌握的主要内容包括： 1.数制与码制 2.逻辑代数与逻辑门 3.组合逻辑电路 4.集成触发器 5.同步异步时序逻辑电路 6.中、大规模集成电路 7.硬件描述语言VHDL 8.可编程逻辑电路的设计 教学重点是组合逻辑电路、时序逻辑电路、硬件描述语言VHDL、可编程逻辑电路等的分析与设计方法，这也是教学难点。 教学内容和基本要求（分章节） 第一章 数字技术基础---------------------------------------------------------------------------------8学时 一、数制和码制：计数制、各进位制之间的转换、编码----------------------------------------2 学时 二、逻辑代数基础：基本的逻辑运算、逻辑代数的基本定律和规则、几种导出逻辑 -----------------------------------------2学时 三、逻辑函数的两种标准表达式：最小项和逻辑函数的最小项表达式最大项和逻辑函数的最大项表达式 ------------------------------------------------------------------------------------------------------2学时 考核方式 闭卷笔试 四、逻辑函数的化简：代数化简法、卡诺图化简法----------------------------------------------2学时 重点：逻辑函数及其相互间的转换，用代数法和卡诺图法化简和变换逻辑函数 难点：最小项和逻辑函数的最小项表达式、最大项和逻辑函数的最大项表达式的实际意义。 第二章 逻辑门电路-------------------------------------------------------------------------------6学时 一、晶体管的开关特性：二极管的开关特性三极管的开关特性 ----------------------------2学时 二、二极管门电路：二极管与门电路、二极管或门电路、正逻辑与负逻辑 三、反相器（非门）：反相器的工作原理、反相器的负载能力 四、TTL集成逻辑门：TTL与非门工作原理、特性与参数、改进型的TTL电路、其它类型TTL电路---------------------------------------------------------------------------------------------------------2学时 五、发射极耦合逻辑门电路（ECL）：ECL电路的工作原理、主要性能与逻辑功能扩展 六、MOS集成门电路：NMOS反相器、MOS门电路 七、MOS逻辑门：CMOS反相器、CMOS门电路、CMOS三态门与传输门、CMOS输入端保护电路---------------------------------------------------------------------------------------------------------2学时 八、CMOS与TTL电路的连接：逻辑电平的配合、驱动能力的配合 重点：晶体管的开关特性、延时、带载能力，各种门电路的外部电气特性，逻辑功能，表示符号。 难点：CMOS反相器、CMOS门电路、CMOS三态门与传输门、CMOS输入端保护电路、 TTL与非门工作原理 第三章 组合电路的分析与设计-------------------------------------------------------------------10学时 一、组合逻辑电路的分析 --------------------------------------------------------------------------2学时 二、小规模组合电路的设计：由问题的文字描述作出真值表、逻辑函数的实现、组合电路设计中的一些实际问题、组合电路设计实例----------------------------------------------------------------2学时 三、组合逻辑电路的冒险：逻辑冒险与消除方法、功能冒险与消除方法-------------------2学时 四、常用中规模组合电路的应用：集成数码比较器、编码器与优先编码器译码器、数据选择器奇偶效验与可靠性编码、运算电路 ----------------------------------------------------------------4学时 重点：组合逻辑电路的分析方法和设计方法 难点：常用中规模组合电路的应用 *第四章VHDL描述组合逻辑电路 (备注：本节电子信息专业不包括,课时内容另作安排)------------------------------------------------------------------------------------------------------------4学时 一、硬件描述语言VHDL：设计过程、基本特点。 二、VHDL描述的基本结构：实体、结构体描述。----------------------------------------------2学时 三、数据类型、运算符和表达式。 四、VHDL库和包 五、并行处理语句----------------------------------------------------------------------------------------2学时 六、顺序描述语句 七、结构描述语句 VHDL描述组合逻辑电路 重点：VHDL描述组合逻辑电路的常用描述方法 难点：用VHDL描述组合逻辑电路及在QUARTUSII中的调试 第五章集成触发器----------------------------------------------------------------------------------------8学时 一、触发器的基本特性及其记忆作用 -----------------------------------------------------------2学时 二、基本RS触发器 三、钟控触发器：钟控RS触发器、钟控D触发器、锁存器 四、TTL集成主从触发器：基本工作原理、主从JK触发器的一次翻转、异步置0、置1输入、T触发器-------------------------------------------------------------------------------------------------------4学时 五、集成边沿触发器：负边沿JK触发器、维持－阻塞D触发器 -----------------------------2学时 六、CMOS触发器 七、集成触发器的参数：直流参数、时间参数 八、触发器的VHDL描述 重点：各种触发器的逻辑功能和触发特点、触发器的VHDL描述 难点：各种触发器的基本工作原理、触发器的VHDL描述 第六章 常用时序逻辑电路--------------------------------------------------------------------------16学时 一、常用同步时序电路的分析：计数器、寄存器和移位寄存器-----------------------------2学时 二、常用同步时序电路的设计：设计步骤、同步计数器的设计、移存型计数器、序列信号发生器、M序列发生器、脉冲分配器--------------------------------------------------------------------------4学时 三、异步计数器：分析、设计 四、中规模计数器：异步中规模计数器、同步中规模计数器中规模计数器的应用、中规模计数器的级联------------------------------------------------------------------------------------------------------6学时 五、中规模移位寄存器：工作方式、应用 *六、时序部件的VHDL描述 (备注：本节电子信息专业不包括,课时内容另作安排) ------------------------------------------------------------------4学时 重点：时序逻辑电路的共同特点和分析方法、设计方法、时序部件的VHDL描述 难点：异步中规模计数器、序列信号发生器、M序列发生器、脉冲分配器、中规模移位寄存器的设计、时序部件的VHDL描述 注：序列信号发生器、M序列发生器、脉冲分配器内容，自动化专业作一般了解 第七章 一般时序电路的分析与设计---------------------------------------------------------------10学时 一、同步时序电路的描述 ---------------------------------------------------------------------------2学时 二、同步时序电路的分析------------------------------------------------------------------------------2学时 三、同步时序电路的设计：---------------------------------------------------------------------------2学时 四、电位型异步时序电路及其特点 五、异步时序电路的竞争与冒险 *六、时序机的VHDL描述 (备注：本节电子信息专业不包括,课时内容另作安排) ------------------------------------------------------------------------4学时 重点：同步时序电路的分析、设计、时序机的VHDL描述 难点：同步时序电路的分析、设计方法、时序机的VHDL描述 第八章 可编程逻辑器件-------------------------------------------------------------------------------2学时 一、只读存储器 二、可编程逻辑阵列 三、可编程门阵列 四、ALTERA系列CPLD、FPGA的特点及使用 重点：掌握只读存储器的工作原理、利用只读存储器设计组合逻辑电路的方法 难点：ALTERA系列CPLD、FPGA的特点 注：本章第四点不作考试要求 第九章 数字系统设计-----------------------------------------------------------------------------------2学时 一、层次化结构设计 二、数字系统设计方法 1 数字系统基本结构与模型 1.1 数字系统的基本概念 1.2 数字系统的基本模型 2 数字系统设计方法 2.1 自顶向下设计方法 2.2 设计验证 四、设计范例 设计实例一：自适应数字频率计 设计实例二：直接数字频率合成信号发生器(DDS)设计 重点：层次化结构设计、自顶向下设计方法 难点：设计实例的设计与实现 集美大学数字电路与逻辑设计课程教学大纲

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学时分配 章节 授课学时 一 8 二 6 三 10 四 4 五 8 六 16 七 10 八 2 九 2 合计 66 有关说明 本课程属于电类专业的专业基础课，从目前的发展趋势看，应把教学重点从教授利用中小规模的逻辑芯片（如74系列等）设计数字系统，转移到利用可编程逻辑电路（如CPLD、FPGA）及中小规模逻辑芯片设计数字系统方向上来。先修课程《大学物理》、《电路分析基础》、《线性电子电路》、《计算机基础》等，教学手段可采用理论学习与设计相结合的方法。 本课程是学院专业基础平台课之一，将采用统一出卷、统一考试的方式来考核学生的学习掌握情况，鉴于通信、电子、自动化三个专业的特点，建议占卷面总分70％的基本题从试题库中随机抽取，30％的提高题由各专业根据自身专业特点出题。 拟制签名： 方怡冰 审核签名: 审批签名： 日期：

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