普专《数字电子电路》教学大纲

2006 年 9 月

第一部分 大纲说明

一、课程的性质、目的与任务

　　“数字电子电路”是江苏电大普专教育必修的一门技术基础课，该课程不仅具有自身的理论体系且是一门实践性很强的课程。本课程的任务是使学生掌握数字电子电路的基本理论、基本工作原理和分析方法，为深入学习后续课程打下必要的基础，为解决工作中的实际问题打下一定的基础。

　　二、课程特点

　　本课程主要特点表现在以下几个方面：

　　知识理论系统性较强：学习本课程需要有一定的基础理论、知识作铺垫且又是学习有关后续专业课程的基础。

　　基础理论比较成熟：虽然电子技术发展很快，新器件、新电路日新月异，但其基本理论己形成相对稳定的体系。有限的学校教学不可能包罗万象、面面俱到，课程学习的重点是学习和掌握基本概念、基本分析和设计方法。

　　实践应用综合性较强：本课程是一门实践性很强的技术基础课，讨论的许多电子电路都是实用电路，均可做成实际的装置。课程的这一特点，决定了加强实践环节和动手能力的培养在本课程的重要地位。

　　三、教学总体要求

1. 正确理解以下基本概念和术语

　　数制与码制，逻辑变量与逻辑函数，与、或、非逻辑，约束项，半导体器件的开关特性，三态输出与总线，组合电路与时序电路，编码与译码，同步与异步，电平触发与边沿触发，寄存与存储， RAM 与 ROM ，计数与分频 ,A/D 、 D/A 转换等。

2. 掌握以下分析方法

　　● 用真值表、逻辑表达式、逻辑图、波形图及卡诺图描述逻辑问题的方法。

　　● 化简或变换逻辑函数的公式法和卡诺图法。

　　● 掌握组合逻辑电路的分析方法与设计方法。

　　● 掌握驱动方程、输出方程和状态方程分析同步时序电路的方法。

　　● 根据功能表使用 MSI 组成简单功能电路的方法。

3. 培养以下几方面的能力

　　● 具有分析简单数字电路逻辑功能的能力。

　　● 掌握数字电路的基本实验方法，根据要求选用中规模数字集成电路组成简单逻辑电路的能力。

　　● 分析、阅读简单数字装置逻辑图的能力。

　　四、课程内容要求的层次

　　课程内容的要求分为掌握、理解和了解三个层次。

　　● 掌握：对所学的基本理论、分析方法、电路的功能、参数等有较透彻的理解，并能较熟练地应用。

　　● 理解：对所学的基本理论、分析方法、电路的功能、参数等能理解和记忆。

　　● 了解：定性地知道一些概念。

第二部分 媒体使用和教学过程建议

　　一、课程教学总学时数、总学分数

　　课内总学时 90 （其中实验学时为 18 ）， 5 学分

　　二、教材

　　文字教材是由路而红教授编写的《数字电子电路》，中央电大出版社。

　　三、考核

　　课程根据本教学大纲的要求命题，采用闭卷方式统一考试，重点考核本课程的基本概念、基本知识和基本技能。平时成绩占课程总分的 20 ％。

　　四、 学时分配

第三部分 教学内容和教学要求

　　一、逻辑代数基础

　　（一）教学内容

　　● 数制与编码。

　　● 逻辑代数的基本公式、常用公式和定理。

　　● 逻辑函数及其表示方法：真值表、逻辑式、逻辑图、卡诺图、波形图、 VHDL 描述。

　　● 逻辑函数的化简：公式化简法、卡诺图化简法，具有无关项的逻辑函数化简。

　　● 逻辑函数表达式的变换。

　　（二）教学要求

1. 掌握的内容

　　● 二进制数的计数规律，二进制、十六进制数与十进制数之间的相互转换方法。

　　● 逻辑代数的三种基本运算、基本公式和常用公式。

　　● 运用公式法和卡诺图法，化简逻辑函数。

　　● 逻辑函数中的五种表示方法：真值表、逻辑式、逻辑图、卡诺图和波形图，表达方法之间的转换。

　　● 几种常用的复合函数：与非、或非、与或非、异或、同或的定义及其表示方法。

　　● 运用 EDA 软件工具的器件调用，构造逻辑图，进行电路逻辑功能的分析。

2. 理解的内容

　　● 进制的概念。

　　● 逻辑函数中约束的概念。

　　● 约束条件的表示方法，具有约束的逻辑函数化简方法。

3. 了解的内容

　　● 几种常用的二进制代码及其特点。

　　● 逻辑代数的基本运算规则：代入规则、反演规则和对偶规则。

　　● VHDL 对基本逻辑运算的描述。

　　二、集成逻辑门

　　（—）教学内容

　　● 半导体三极管（包括双极型和 MOS 管）的开关特性。

　　● 集成逻辑门的电压传输特性，输入和输出特性，常用集成逻辑门电路。

　　（二）教学要求

1. 掌握的内容

　　● 常用集成逻辑门的逻辑功能及其使用。

　　● 特殊逻辑门：三态门、 OC 门和传输门的符号、逻辑功能及其使用。

　　● 调用 74 系列和 4000 系列门电路器件，构造逻辑图，进行电路逻辑功能的分析与测试。

2. 理解的内容

　　● TTL 和 CMOS 门电路的电气参数：速度、功耗、抗干扰和驱动能力。

3. 了解的内容

　　● TTL 与非门的电路组成、工作原理。

　　● CMOS 反相器的电路组成、工作原理。

　　● 正逻辑和负逻辑的概念。

　　三、组合逻辑电路

　　（一）教学内容

　　● 组合逻辑电路的特点。

　　● 常用组合逻辑电路的功能及其应用。

　　● 组合逻辑电路的分析方法与设计方法。

　　（二）教学要求

l. 掌据的内容

　　● 组合逻辑电路的特点。

　　● 用 MSI 构成组合逻辑电路的一般分析和设计方法，如：译码器和数据选择器等。

2. 理解的内容

　　● 用小规模集成门电路组成的组合逻辑电路的一般分析和设计方法。

　　● 常用的中规模集成编码器、译码器、数据选择器和全加器的逻辑功能。

3. 了解的内容

　　● 运用 EDA 软件工具提供的 74138 、 74153 、 7449 等集成器件及仪器进行逻辑电路的分析和设计。

　　● 七段译码器的逻辑功能和使用方法。

　　● VHDL 对常用组合逻辑电路的描述。

　　四、触发器

　　（—）教学内容

　　● 触发器的电路结构和功能描述方法。

　　● 触发器的逻辑功能分类。

　　（二）教学要求

1. 掌握的内容

　　● 用特性方程、特性表、时序图表示 RS 触发器、 D 触发器、 JK 触发器和 T 触发器的逻辑功能。

2. 理解的内容

　　● 常用集成触发器的逻辑符号、功能特点以及异步置位、复位功能。

3. 了解的内容

　　● 使用 EDA 软件工具提供的集成触发器。

　　● 触发器的结构及工作原理。

　　● VHDL 对触发器的描述。

　　五、时序逻辑电路的分析与设计

　　（一）教学内容

　　● 同步时序逻辑电路的特点。

　　● 同步时序逻辑电路的分析方法。

　　● 同步时序逻辑电路的设计方法。

　　（二）教学要求

l. 掌握的内容

　　● 同步时序逻辑电路的特点。

　　● 同步时序逻辑电路的分析方法。

2. 理解的内容

　　● 同步与异步时序电路的概念。

3. 了解的内容

　　● 同步时序逻辑电路的设计方法。

　　● VHDL 对有限状态机的设计方法。

　　六、常用时序逻辑电路

　　（一） 教学内容

　　● 时序逻辑电路的特点及一般分析方法。

　　● 寄存器的组成和工作原理。

　　● 计数器的组成和工作原理。

　　● 用中规模集成计数器构成任意进制计数器的分析、设计方法。

　　（二）教学要求

l. 掌握的内容

　　● 时序逻辑电路的特点，异步和同步的概念。

　　● 用中规模集成计数器（复位法和置位法）构成任意进制计数器的分析方法。

　　● 使用 EDA 软件工具提供的中规模集成计数器 74160 、 74161 、 74290 和寄存器 74194 。

2. 理解的内容

　　● 寄存的概念，单向、双向和移位寄存器的功能。

　　● 计数器的概念及其使用。

　　● 电路现态与次态、有效状态与无效状态、有效循环与无效循环、自启动等概念。

3. 了解的内容

　　● VHDL 对计数器和寄存器的描述。

　　七、半导体存储器

　　（—）教学内容

　　● ROM 、 EPROM 的工作原理及应用。

　　● RAM 的工作原理及应用。

　　（二）教学要求

l. 理解的内容

　　● 半导体存储器的性能描述，特别是容量的表示方法。

2. 了解的内容

　　● 半导体存储器的种类和特点。

　　● ROM 、 RAM 的结构组成、工作原理和主要应用。

　　● RAM 位扩展和字扩展的方式。

　　● 用存储器设计组合逻辑电路的原理和方法。

　　八、可编程逻辑器件

　　（—）教学内容

　　● PLD 的基本结构、分类及其特点。

　　● 应用 PLD 的开发过程及其开发工具。

　　（二）教学要求

l. 理解的内容

　　● PLD 的基本结构、分类及其特点。

2. 了解的内容

　　● 应用 PLD 设计逻辑电路的过程。

　　● PLD 的开发工具使用。

　　九、脉冲电路

　　（—）教学内容

　　● 555 定时器的工作原理及应用。

　　● 用 555 定时器构成的三种常用脉冲电路的工作特点、电路组成及其分析方法。

　　（二）教学要求

l. 掌握的内容

　　● 施密特触发器、单稳态触发器和多谐振荡器的工作特点和典型应用。

2. 理解的内容

　　● 用 555 定时器构成施密特触发器、单稳态触发器和多谐振荡器。

　　● 555 定时器构成的施密特触发器、单稳态触发器输入电压与输出电压之间的关系，单稳态触发器脉冲宽度和多谐振荡器振荡周期的估算方法。

3. 了解的内容

　　● 使用 EDA 软件工具提供的 555 定时器构造脉冲电路并进行测试。

　　● 脉冲波形的性能参数。

　　十、数 - 模和模 - 数转换电路

　　（—）教学内容

　　● D/A 转换器的基本工作原理、输入和输出关系的计算。

　　● A/D 转换器的基本工作原理、主要类型、结构特点、基本工作原理和性能比较。

　　● D/A 、 A/D 转换器的转换精度和转换速度。

　　（二）教学要求

l. 掌握的内容

　　● D/A 转换器和 A/D 转换器的基本概念。

2. 理解的内容

　　● D/A 转换器的基本工作原理。

　　● A/D 转换器的基本工作原理。

3. 了解的内容

　　● 使用 EDA 软件工具提供的 D/A 、 A/D 转换器并进行测试。

　　● D/A 转换器的输入和输出关系的计算。

　　● A/D 转换器的主要类型、结构特点、基本工作原理和性能比较。

　　● D/A 、 A/D 转换器的转换精度和转换速度。

　　十一、数字系统分析与设计

　　（—）教学内容

　　● 数字系统的基本概念。

　　● 数字系统基本分析方法。

　　● 数字系统基本设计方法。

　　（二）教学要求

l. 理解的内容

　　● 数字系统的基本概念。

2. 了解的内容

　　● 数字系统基本分析方法。

　　● 数字系统基本设计方法和 VHDL 的描述。

第四部分 实验内容和要求

一、实验内容及学时安排

二、实验要求

　　通过实验，注意培养以下几个方面的能力。

　　● 初步具备查阅电子器件手册的能力。

　　● 根据技术要求具备初步选用合适的元器件，组成实验电路，进行组装和调试的能力。

　　● 初步具有分析、寻找和排除电子电路中常见故障的能力。

　　● 初步具备自行拟定实验步骤，分析和综合实验结果以及撰写实验报告的能力。

　　三、有关说明

　　实验是本课程必不可少的重要教学环节，由各市电大负责开出。为确保每个学生有充分动手的机会，每组人数不得超过 3 人。提倡有条件的地方进行实验操作和动手能力的考核，规定实验未完成或不合格者，不能获得本课程学分。