電子電氣計算機軟件 - 話題

課程名稱：數(shù)字邏輯電路

課程英文譯名： Digital Logic Circuits
課內總學時： 66 學分： 4
開課學院：電子信息學院 開課教研室：教學部
課程編號： 課程類別：分院定必修
面向專業(yè)：電子信息

一、課程的任務和目的
目前，數(shù)字技術已經(jīng)廣泛地應用于通信、電子計算機、電視、雷達、自動控制、電子測量儀表等各個科學領域。這不僅是因為脈沖與數(shù)字邏輯電路相對于模擬電路有一系列優(yōu)點（抗干擾能力強，保密性強），而且還能應用電子計算機進行信息處理和控制，形成以計算機為中心的自動交換通訊網(wǎng)，促進測量儀表和測量系統(tǒng)的自動化、智能化。因此，《數(shù)字邏輯電路》是電子工程、通信工程及計算機等專業(yè)的主要技術基礎課。
本課程是一門實踐性、工程性很強的技術基礎課，要掌握課程內容，并能分析、設計數(shù)字系統(tǒng)，不僅要重視理論知識，而且還要注意實驗技能，這樣才能全面地培養(yǎng)解決脈沖與數(shù)字邏輯電路實際問題的能力，同時也為學習《微機原理及應用》、《數(shù)字系統(tǒng)設計》、《EDA》等后續(xù)課程奠定扎實基礎。
二、課程內容與基本要求
（一）雙極型和單極型晶體管開關特性
掌握半導體二極管及晶體三極管的大信號分區(qū)等效電路及實際應用——二極管限幅器和鉗位器，以及晶體管反相器，理解二極管和三極管的大信號開關特性及其主要參數(shù)。掌握波形瞬態(tài)分析方法及其主要參數(shù)工程估算的方法。
（二）脈沖波形產(chǎn)生和整形電路
掌握幾種典型脈沖電路的形式，理解電路的基本工作原理，熟悉工作波形分析，理解各種單穩(wěn)觸發(fā)器觸發(fā)方式。了解電路的主要技術指標及簡單應用。
熟悉典型中規(guī)模功能塊（例如555定時器，74LS121集成單穩(wěn)，CC40106施密特觸發(fā)器）形成的脈沖電路。了解鋸齒波形成的基本電路。
（三）數(shù)制與編碼
理解BIN、DEC、BCD及Gray碼的特點，掌握碼制之間的相互轉換的方法，熟悉原碼、反碼、補碼的基本概念及表示方法，理解常用的BCD碼的編碼規(guī)律，了解ISO及ASCII碼的編碼規(guī)則。
（四）邏輯代數(shù)
掌握邏輯代數(shù)的基本定理和定律，常用公式及三大規(guī)則（代入、反演、對偶），熟悉邏輯代數(shù)的各種表示方法（真值表、表達式及邏輯圖等），理解各種邏輯門的圖形符號，理解最大項、最小項的基本概念及標準與或式，標準或與式的表示方法。掌握邏輯代數(shù)變換技巧及邏輯代數(shù)化簡方法——代數(shù)法和卡諾圖法，理解約束項的概念，理解正負邏輯體制，理解電平概念。
（五）邏輯門
了解典型TTL集成電路和MOS集成電路的基本工作原理，掌握典型TTL與非門主要外部特性（例如電壓傳輸特性、輸入特性、輸出特性和電源特性等），熟悉一些主要參數(shù)，理解OC門和TS門的圖形符號及邏輯功能，了解其正確應用及注意事項，掌握CMOS基本邏輯門的功能和主要外特性，了解ECL及其它MOS門的主要特點。
（六）組合邏輯電路
了解組合邏輯電路的特點，掌握組合邏輯電路的分析方法，掌握組合邏輯電路的設計方法。熟悉常用中規(guī)模組合功能塊的基本概念，及它們的功能表及表達式（例如：編碼器、變量譯碼器、顯示譯碼器、數(shù)據(jù)選擇器、數(shù)據(jù)分配器、加法器、減法器等運算電路、數(shù)值比較器和奇偶發(fā)生/檢測器等），掌握各種功能塊主要應用（例如：擴展、碼組變換、實現(xiàn)組合函數(shù)等）。了解組合邏輯電路競爭和險象的產(chǎn)生原因及消除方法。
（七）觸發(fā)器
了解觸發(fā)器因具有記憶功能而成為存儲數(shù)字信號的最基本的單元電路，掌握幾種常用觸發(fā)器的邏輯功能（例如：RS觸發(fā)器、D觸發(fā)器、JK觸發(fā)器、T觸發(fā)器）及描述邏輯功能的幾種方法：特性表、特性方程、狀態(tài)圖、激勵表及波形圖等；掌握幾種常用觸發(fā)器的工作特性（例如：基本觸發(fā)器、同步觸發(fā)器、主從觸發(fā)器、邊沿觸發(fā)器的翻轉特性），了解各種觸發(fā)器之間的互相轉換的方法。
（八）時序邏輯電路
了解時序邏輯電路與組合邏輯電路的區(qū)別，了解同步時序電路和異步時序電路的區(qū)別；掌握時序邏輯電路的分析方法、掌握典型的同步時序邏輯電路的設計方法，了解異步時序邏輯電路的分析和設計方法。。熟悉常用計數(shù)器、寄存器、移位寄存器等中規(guī)模功能塊74LS290、74LS161、74LS160、74LS194、74LS195等的功能表，掌握應用功能塊來設計N進制計數(shù)器、環(huán)形及扭環(huán)計數(shù)器等。掌握序列信號發(fā)生器和序列信號檢測器的分析和設計。
（九）半導體存儲器及可編程邏輯器件PLD
了解存儲器ROM、RAM、PROM的基本結構，基本工作模式及容量擴展方法，了解ROM、PLA、PAL及GAL的特性及它們之間區(qū)別，介紹專用集成電路ASIC的基本概念及它的分類（門陣列、標準單元及可編程邏輯器件PLD）。
掌握可編程邏輯器件的基本工作原理，掌握應用可編程邏輯器件實現(xiàn)組合邏輯電路和時序邏輯電路的基本方法。了解數(shù)字系統(tǒng)設計。
了解硬件描述語言。了解數(shù)字電路中的邊界掃描技術。了解JTAG標準電路。
（十）數(shù)模（D／A）及模數(shù)（A／D）轉換
了解D／A、A／D轉換的意義和作用，掌握D／A、A／D轉換器的工作原理，熟悉幾種典型A／D、D／A電路形式（倒T形D／A轉換器、并行A／D轉換器）；理解A／D轉換的基本步驟，掌握取樣定理的基本概念。
熟悉D／A、A／D轉換主要指標（分辨率、分解度、轉換速度等）。
三、實踐環(huán)節(jié)及基本要求
與本課程有關的實驗，由“數(shù)字邏輯電路實驗”課承擔。
四、與各課程的聯(lián)系
先修課程：
電路分析、信號與線性系統(tǒng)、低頻電子線路等。
后續(xù)課程：
計算機組成原理、微機原理，EDA技術、數(shù)字系統(tǒng)設計等。
五、對學生能力培養(yǎng)的要求
1.通過對組合邏輯電路、時序邏輯電路和脈沖波形的產(chǎn)生電路分析和研究，初步具有看
懂簡單數(shù)字裝置邏輯圖的能力。
2.通過中規(guī)模功能塊的功能表的學習和應用，具有查閱集成電路產(chǎn)品手冊的能力。
3.能借助于集成電路手冊，辨析集成器件性能（抗干擾能力、功耗特性、速度和負載能
力）優(yōu)劣。
4.具有設計簡單數(shù)字邏輯電路的能力。為數(shù)字系統(tǒng)設計作基礎。
六、學時分配
總學時：66學時。（總學時：51學時）
（一）雙極型和單極型晶體管開關特性 4學時（3學時）
（二）脈沖波形變換和脈沖波形產(chǎn)生電路 8學時（4學時）
（三）數(shù)制與編碼 2學時（2學時）
（四）邏輯代數(shù) 6學時（5學時）
（五）邏輯門 6學時（5學時）
（六）組合邏輯電路 12學時（10學時）
（七）觸發(fā)器 6學時（6學時）
（八）時序邏輯電路 12學時（10學時）
（九）大規(guī)模存儲器 6學時（4學時）
（十）數(shù)模與模數(shù)轉換 4學時（2學時）
七、教材與參考書
1.數(shù)字電路，龔之春，電子科技大學出版社，1999。
2.數(shù)字電子技術，[美]Thomas L.Floyd著 余璆改編，電子工業(yè)出版社，2006。
3.Verilog數(shù)字系統(tǒng)設計教程，夏宇聞，北京航空航天大學出版社，2003。
4.數(shù)字電路與系統(tǒng)，劉寶琴，清華大學出版社，1993。
5.脈沖與數(shù)字電路，王毓銀，高等教育出版社，1999。
6.數(shù)學邏輯及數(shù)字集成電路，王爾乾等編，清華大學出版社，1994。
7.數(shù)字電子技術基礎習題指南，唐竟新，清華大學出版社，1993。
8.數(shù)字系統(tǒng)導論，[美]J.帕爾默，D. 帕爾曼，科學出版社，2002。
9.數(shù)字原理，[美]R.L.托克海姆，科學出版社，2002。
10.數(shù)字電子技術基礎簡明教程，余孟嘗，清華大學出版社，1999。
八、說明
1.本課程要求理論課內外學時比例1∶1，要求學生獨立完成習題，加深理解基本概念，同時加強實驗和動手能力訓練，有條件可介紹一些有關的課外資料，使學生能提高綜合分析問題能力。
2.本課程部分內容可以采用CAI教學，以提高課堂效率，增加信息量，開闊學生視野。
3.本大綱按66學時制訂，對學時較少的專業(yè)，其內容可酌情減少（見學時分配括號內的學時安排）。
（執(zhí)筆：任 兵 ） 2006/06/06

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