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《数字系统与逻辑设计》课程简介

 

       在科技高速发展的今天,数字化已成为时代的潮流。人们无时无刻不在感受着数字电子技术给生活和工作带来的影响,手机、电脑以及各种数字电子产品为人们提供了超乎想象的高效、便捷的生活。数字电子技术的应用已成为人们生活的一部分。

本课程是电子信息类专业一门重要的专业基础课和必修课,是电子信息类专业学生知识结构的重要组成部分。其基本理论、方法和实践技能是较多后续课程学习的基础。本课程具有逻辑性强、工程应用背景广阔、知识更新快以及实践性强等特点。

本课程以工程应用为背景、以问题为导向、通过线上线下融合式教学和课程实验,使学生建立数字系统的总体概念,系统掌握数字逻辑电路的分析方法和设计方法及其典型应用,为后续课程的学习以及解决实际工程问题打下良好的理论和技术基础。具体体现为:

知识目标:建立数字系统的总体概念,系统掌握数字逻辑电路的基本知识,包括逻辑代数基础;数字逻辑电路分析方法和设计方法;若干典型数字集成电路的功能及应用。

能力目标:运用所学知识和现代工具解决数字逻辑电路的分析、设计与应用等实际工程问题的能力。培养学生发现问题、分析问题和解决问题的能力。

素质目标:系统性思维;思辨力;终身学习;家国情怀;大国工匠精神。

对应工程教育专业认证的要求,本课程的教学目标体现在毕业要求的4个指标点:

1. 掌握逻辑代数和数字逻辑电路的基础知识,能将其用于实际工程问题的分析。【1.3

2. 具备对数字逻辑器件的特性和功能进行分析的能力,能够对组合逻辑电路和时序逻辑电路进行描述和分析,能够分析典型脉冲电路、半导体存储器以及数模和模数转换电路的结构和原理,并针对实际工程问题和应用对象进行器件和参数的选择。能以问题为导向,科学思辨。【2.1

3. 具备对数字逻辑电路进行初步设计的能力,能运用基本原理和方法,根据设计要求完成数字逻辑电路(组合逻辑电路、时序逻辑电路等)的设计。能综合考虑各种约束条件,理解矛盾的对立统一【3.1

4. 通过实验教学,能够理论联系实际,对数字逻辑电路的相关知识和方法进行研究与实验验证,树立实践是检验真理的唯一标准的思想。【4.1

 

本课程教学内容如下:

第一章数制与码制

通过本章节的学习:

1. 通过课程导引的介绍,使学生了解课程的性质及特点、教学目标、课程内容及学习方法等,帮助学生有计划地完成课程学习。

2. 掌握数制的基本概念,几种常用数制以及不同数制之间的相互转换。

3. 掌握二进制算术运算的运算规则,掌握补码及补码运算的概念和方法。

4. 掌握码制的基本概念,掌握常用的二进制编码。

 

第二章逻辑代数基础

通过本章节的学习:

1.了解逻辑代数在课程学习中的重要性和基本概念;

2. 掌握逻辑代数中的各种逻辑运算关系,这是描述逻辑问题的基础。

3. 掌握逻辑代数的基本公式和常用公式。

4.掌握逻辑函数及其表示方法,各种表示方法之间的相互转换;建立逻辑问题与数字逻辑电路的知识关联;

5. 掌握逻辑函数的化简方法,包括公式化简法与卡诺图化简法以及无关项的概念及应用。

 

第三章门电路

通过本章节的学习:

1. 了解门电路的基本概念及半导体二极管门电路的结构。

2. 掌握CMOS门电路和TTL门电路的电路结构、工作原理及电气特性。

3. 掌握OC门、OD门、三态输出门电路、CMOS传输门的结构特点及应用。

4. 了解不同类型数字集成电路间接口的原则和方法。

 

第四章组合逻辑电路

通过本章节的学习:

1. 掌握组合逻辑电路的基本概念及表述方法。

2. 掌握组合逻辑电路的分析方法和设计方法。

3. 掌握常用组合逻辑器件的基本结构、功能和应用。

4. 了解组合逻辑电路中的竞争-冒险现象。

 

第五章半导体存储电路

通过本章节的学习:

1. 了解触发器的基本概念和特点。

2. 掌握SR锁存器的电路结构、工作原理及特性。

3. 掌握不同电路结构和触发方式的触发器的结构、特性及动作特点。掌握触发器的逻辑功能及其描述方法

4. 掌握半导体存储器的基本概念和基本结构。掌握存储器容量的扩展方法以及用存储器设计组合逻辑电路的方法。

 

第六章时序逻辑电路

通过本章节的学习:

1. 掌握时序逻辑电路的基本概念及逻辑功能的描述方法。

2. 掌握同步时序逻辑电路的分析方法。

3. 掌握常用时序逻辑器件(移位寄存器和计数器)的工作原理、功能和使用方法。特别是使用集成计数器构成任意计数器的方法。

4. 掌握同步时序逻辑电路的设计方法。

 

第七章脉冲波形的产生和整形电路

通过本章节的学习:

1. 掌握脉冲波形产生的方法及描述脉冲波形特性的主要参数。

2. 掌握施密特触发电路、单稳态电路、多谐振荡电路的特点、工作原理、参数计算及应用。

3. 掌握用555定时器构成的施密特触发电路、单稳态电路、多谐振荡电路的电路结构、工作原理及特性。

 

第八章-模与模-数转换

通过本章节的学习:

1. 了解A/DD/A转换的基本概念及在数字系统中的作用。

2. 掌握A/DD/A转换器的工作原理、转换方法及典型电路结构。

      3. 掌握A/DD/A转换器的主要性能指标。


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