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文本内容:
《数字电子技术7》教学大纲
一、课程基本信息数字电子技术课程名称Digital ElectronicTechnology课程编码CTL211311030开课院部控制科学与工程学院课程团队电子技术教学团队学分
3.0课内学时52讲授40实验12上机0实践0课外学时52适用专业光电信息科学与工程授课语言中文先修课程高等数学(2-1).高等数学(2-2)、大学物理(2T)、电路与模拟电子技术数字电子技术是一门重要的专业技术基础课程,具有较强的理论性和实践性通过本课程的学习,使学生系统掌握数字电子技术的基本概念、基本理论和基本技能,为后续课程的学习和将来工作奠定基础在基础知识方面,掌握数字电路中的几种基本的进制、逻辑函数的概念和集成数字电路的内部结构和工作原理在基本技能方面,培养学生分析和设计基本数字电路的能力在素质提升方面,培养学生采用数字集成电路新器件、新技术、新方法等实现所需逻辑电路或系统功能的能力Digital Electronicsis animportant professionaland technicalbasic course,with strongtheoretical andpractical课程简介(必characteristics.Through thiscourse,students willmaster thebasic concepts,basic theoriesand basicskills ofdigital倒electronic technology,and laythe foundationfor thefollow-up coursesand futurework.In thebasic knowledge,students willmaster severalnumber systems,logical functionconcept ofdigital circuitand internalstructure andworking principleof integrateddigital circuit.In basicskills,students developthe abilityto analyzeand designgeneral digitalcircuits.In termsof qualitypromotion,students canuse digitalintegrated circuitdevices,new technologies,and newmethods tomeet therequirement ofdesigning logiccircuit orsystem.负责人大纲执笔人审核人
二、课程目标毕业要求指标点序号代号课程目标0BE任务自选1Ml目标1理解并掌握数字电路的基础知识,具有分析工程问题中数字电路的能力是
1.22M2目标2能够根据数字电路的设计方案构建电路,并采用科学的实验方法安全地开展实验是
2.
32.33M3目标3掌握数字电路的设计和制作,能熟练试用调试工具与计算机辅助设计工具,并理解其局限是
5.
15.1字电路问题的实验方案不合理,疑问回答不准确,报告撰写不规范A-利用数字电子技术试验箱和Quartus II等现代EDA仿真和设计工具设计的数字电路正确,系统功能满足要求,设计解决数字电路问题的实验方案合理,疑问回答准确,报告撰写规范B-利用数字电子技术试验箱和Quartus口等现代EDA仿真和设计工具设计的数字电路正确,系统功能基本满足要求,设计解决数字电路问题的实验方案基本合理,疑问回答准确,报告撰写规范C-利用数字电子技术试验箱和Quartus II等现代EDA仿真和10M5课程实验60%设计工具设计的数字电路基本正确,系统功能基本满足要求,设计解决数字电路问题的实验方案基本合理,疑问回答基本准确,报告撰写基本规范D-利用数字电子技术试验箱和Quartus H等现代EDA仿真和设计工具设计的数字电路不止确,系统功能不能满足要求,设计解决数字电路问题的实验方案不合理,疑问回答不准确,报告撰写不规范评分等级说明;[A,B,C,D]=[90-100,75-89,60-74,0-59];
六、教材与参考资料序号教学参考资料明细1图书《数字电子技术基础》,于云华,中国石油大学出版社,
2011.(*主教材)2图书《数字电子技术基础(第六版)》,阎石,高等教育出版社,
2016.3图书^Fundamentals ofDigital Logicwith VerilogDesign3rd cd》,Stephen Brown,McGraw HillHigher Education,
2013.4图书I《EDA技术与Verilog IIDL设计》,王金明,电子工业出版社,
2013.5图书《EDA技术及其创新实践(Verilog HDL版)》,黄继业,电子工业出版社,
2012.
七、实验项目信息序号项目名称实验室名称门牌号组人数学时实验类别要求实验类型上机1实验1门电路逻辑功能测试数字电子技术实验室基础B41312基础必做设计性否2实验2:组合逻辑电路设计数字电子技术实验室基础B41312基础必做设计性否3实验3:中规模集成电路应用数字电子技术实验室基础B41312基础必做设计性否4实验4:触发器逻辑功能测试数字电子技术实验室基础B41312基础必做综合性否5实验5:中规模集成计数器的应用数字电子技术实验室基础B41312基础选做设计性否实验6:基于Quartus II图形输入3-86数字电子技术实验室基础B41312基础必做综合性是译码器的设计性目标4作为团队成员,能够在团队中承担成员的责任,完成自身的工作,并能与团队其他成员有效沟4M4是
9.
29.2通,体现团队意识和团结互助精神5M5目标5能够撰写实验报告、设计报告、总结报告等是
10.
110.1
三、课程内容支撑课程课内课外序号章节号标题课程内容/重难点教学方式课外环节目标学时学时第一章数制与编码本章重点难点十进制、二进制、八进制、十六进制及其相互转换;1第一章/常用BCD码及其相互转换简介数字电路的发展历程,尤其是集成电路的发展,以及我国IC行业的现状,与学生讨论国内外的行业差距,强调作为本专业学生在我
21.1L1概述Ml
0.5讲授/国集成电路行业发展中的责任数字量与模拟量的定义、数字电路的特点
31.2L2数制与转换十进制、二进制、八进制、十六进制及其相互转换Ml
0.5讲授/讨论//
41.
31.3常用BCD代码常用BCD码的定义及其相互转换Ml
0.5讲授/讨论//L4二进制的算术塔自学、作业
51.4二进制数的算术运算及其原码、反码及补码;其它常用编码Ml
0.5讲授3算本章重点难点逻辑代数的基本运算,逻辑代数的定律、规则和公式;逻辑命题的常用表达方式及其相互转换;逻辑函数的常用表达式及其第二章逻辑代数与6第二章相互转换;最小项的概念和最小项逻辑标准表达式;逻辑函数的代数////函数化简化简法和卡诺图化简法;无关项的概念及其在逻辑函数化简中的应用
2.1概述与逻辑运逻辑代数的基本运算(与、或、非)和常用复合运算、理解完备逻辑
72.1Ml2讲授//算的基本概念
2.2逻辑函数及其逻辑命题的常用表达方式(文字描述、真值表、逻辑函数表达式、逻
82.2Ml1讲授//表示方法辑电路图、卡诺图、时序波形图)及其相互转换
92.
32.3逻辑代数的运逻辑代数的定律、规则和公式能够证明其中一些与普通代数Ml1讲授//算法则有区别的表达式
2.4逻辑函数的表逻辑函数的常用表达式(与或式、或与式、与非-与非式、或非
102.4Ml1讲授//达形式-或非式、与或非式)及其相互转换逻辑函数的代数化简法和卡诺图化简法;无关项的概念及其在逻辑
2.5逻辑函数的化讲授/讨
112.5函数化简中的应用了解在实际应用中无关项的示例了解最大项Ml32作业简方法论、翻转与最小项的关系本章重点难点—极管、二极管和MOS管的开关特性;TTL、MOS、第三章集成逻辑门12第三章CMOS工艺集成逻辑门(与非门、或非门、0C门、0D门、三态门及////电路传输门)的逻辑功能、逻辑符号及主要电气参数
133.
13.1概述理解正负逻辑和高低电平的概念Ml
0.5讲授//
3.2半导体二极管
143.2二极管的开关特性、半导体二极管门电路Ml
0.5讲授//门电路MOS管的开关特性、CMOS三态门及传输门的逻辑功能、逻辑符号及
3.3MOS集成逻辑
153.3主要电气参数理解CMOS门的内部结构和工作原理、了解MOS门使Ml1讲授/讨论//门电路用注意事项三极管的开关特性、TTL工艺集成逻辑门(与非门、或非门、0C
3.4TTI.集成逻辑门、三态门)的逻辑功能、逻辑符号及主要电气参数,理解TTL门
163.4Ml2讲授/讨论1作业门电路的内部结构和工作原理能够了解MOS门和TTL门的一些参数的区别以及其原因实验1门电路逻M2,M3,M撰写实验报17实验1掌握逻辑门逻辑功能和参数的测试方法2实验2辑功能测试5,M6告本章重点难点组合逻辑电路的分析与设计;常用组合逻辑部件的第四章组合逻辑电18第四章原理及应用;采用译码器和数据选择器实现组合逻辑电路的设计方////路法
194.
14.1概述组合逻辑电路的特点与组成Ml
0.5讲授//
4.2组合逻辑电路讲授/讨论/
204.2组合逻辑电路的分析方法与设计方法
1.5//的分析与设计3翻转实验2:组合逻辑电M2,M3,M撰写实验报21实验2学会用门电路实现组合逻辑电路的设计和调试方法2实验2路设计5,M6告编码器、译码器、算术运算电路、数据选择器的原理及应用;采用
4.3常用组合逻辑
224.3译码器和数据选择器实现组合逻辑电路的设计方法学会查阅和正4讲授//集成模块及其应用确使用集成电路数据手册
34.4组合逻辑电路
234.4组合逻辑电路的竞争冒险的判断方法及消除方法3,M4,1讲授4综合大作业的竞争冒险M5,M6实验3:中规模集成掌握数据选择器的逻辑功能和其与译码器构成组合逻辑电路的方M2,M3,M撰写实验报24实验32实验2电路应用法4,M5,M6告本章重点难点基本R-S锁存器的工作原理;边沿D和边沿J-K触发器的逻辑功能及逻辑符号;同步与异步时序逻辑电路的分析方第五章时序逻辑电25第五章法;常用时序逻辑部件工作原理和应用;利用中规模集成计数器,////路采用级联法、反馈归零法和反馈置数法构成任意进制计数器的方法
265.
15.1概述时序逻辑电路的特点、时序逻辑电路与组合逻辑电路的区别Ml
0.5讲授//
5.2锁存器与触发基本R-S锁存器的工作原理、边沿D和边沿J-K触发器的逻辑功能
275.2Ml2讲授//器及逻辑符号、时序逻辑电路的描述方法
5.3时序逻辑电路
285.3同步与异步时序逻辑电路的分析方法Ml2讲授/讨论//的分析
5.4同步时序逻辑理解同步时序逻辑电路的设计方法、了解有限状态机(FSM)设计时
295.4Ml1讲授/讨论//电路的设计序逻辑电路的方法实验4:触发器逻辑M2,M3,M撰写实验报30实验4熟悉J-K触发器和D触发器的逻辑功能和应用2实验2功能测试4,M5,M6告
5.5常用时序逻辑寄存器的工作原理和应用;利用中规模集成计数器,采用级联法、讲授/讨论/
315.53,M4,
2.54综合大作业集成模块及其应用反馈归零法和反馈置数法构成任意进制计数器的方法翻转M5,M6本章重点难点电子设计自动化(EDA)的基本概念;EDA设计的基第32/rA--er-六章数字逻辑电第八早本流程;HDL的基本概念和Verilog1IDL的基本语法;掌握一种/////路的EDA设计EDA仿真、综合工具和CPLD/FPGA集成开发软件
336.
16.1EDA概述电子设计自动化(EDA)的基本概念、HDL的基本概念M2,M
30.5讲授//EDA设计的基本流程、理解基于EDA、CPLD/FPGA设计典型数字电路
346.
26.2EDA设计流程M2,M
30.5讲授//和系统方法
6.3面向掌握一种EDA仿真、综合工具和CPLD/FPGA集成开发软件了解其
356.3CPLD/FPGA开发的它先进的EDA工具简介国内EDA软件的现状及几个较为成熟的软M2,M
30.5讲授//EDA软件件,强调国内EDA软件开发的重要性实验5:中规模集成M2,M3,M撰写实验报36实验5学习用集成计数器实现任意进制计数器的设计和调试方法2实验2计数器的应用4,M5,M6告
6.4硬件描述语言概了解Verilog HDL和其它HDL硬件描述语言(如VHDL、System C
376.4M2,M
30.5讲授//述等)
6.5Verilog HDL基讲授/讨论/
386.5Verilog HDL的基本语法M2,M322/础翻转第七章半导体存储本章重点难点ROM、RAM的基本概念、基本结构、基本工作原理及39第七章////器应用;存储容量的基本概念;存储器的容量扩展存储器的分类及用途简介我国半导体存储器的企业,如紫光,中
407.
17.1概述芯国际等,介绍我国半导体的技术水平,强调国内半导体行业的发Ml
0.5讲授//展任重道远ROM的基本概念、基本结构、基本工作原理及应用、存储容量(字、位、字长、地址线、数据线等)的基本概念、存储器的容量
417.
27.2只读存储器Ml
0.5讲授//扩展理解ROM的半导体制造工艺(编程工艺)、运用ROM实现组合逻辑函数RAM的基本概念、基本结构、基本工作原理及应用、存储容量
427.
37.3随机存储器(字、位、字长、地址线、数据线等)的基本概念;存储器的容量Ml1讲授1作业扩展了解静态存储器、动态存储器的内部结构和工作原理、新型半导体存储器的工艺和工作原理实验6:基于Quartus TT图形输M2,M3,M撰写实验报43实验6利用EDA开发工具在EDA/SOPC实验箱上实现译码器的逻辑功能2实验2入3-8译码器的设4,M5,M6告计本章重点难点有关脉冲的基本指标、用555定时器构成的施密特整第八章脉冲波形的44第八章形电路、单稳态触发器及多谐振荡器的基本工作原理及应用////产生与整形
8.1概述与集成脉冲的基本指标(脉冲幅度、周期、频率、脉冲宽度、占空比
458.1Ml
0.5讲授//555定时器等)、555定时器的内部结构
468.
28.2施密特触发器用555定时器构成的施密特整形电路的基本工作原理及应用Ml
0.5讲授//
478.
38.3单稳态触发器用555定时器构成的单稳态触发器的基本工作原理及应用Ml
0.5讲授//
488.
48.4多谐振荡器用555定时器构成的多谐振荡器的基本工作原理及应用Ml
0.5讲授2作业本章重点难点DAC的组成及基本概念,DAC的性能指标(分辨率、第九章数/模与模/49第九章转换精度、转换速度)、ADC的组成及基本工作原理,ADC的性能指////数转换标
509.
19.1概述A/D与D/A转换的意义及基本概念Ml
0.5讲授//DAC的组成及基本概念、DAC的性能指标(分辨率、转换精度、转换
519.
29.2D/A转换器速度)、理解典型电阻网络DAC的结构和工作原理了解集成DAC Ml
0.5讲授//的应用、新型D/A转换器的工作原理和应用ADC的组成及基本工作原理、ADC的性能指标、理解典型ADC的内部
529.
39.3A/D转换器结构和工作原理、了解集成ADC的应用、新型A/D转换器的工作原Ml1讲授/讨论1作业理和应用第十章可编程逻辑本章重点难点可编程逻辑器件的基本概念、基本结构、基本逻辑53第十章Ml////器件符号;阵列型可编程逻辑器件的分类及其结构特点
10.1概述与可编
5410.1可编程逻辑器件的基本概念、基本结构、基本逻辑符号Ml
0.25讲授//程逻辑器件的逻辑符号与编程工艺
10.2低密度简单可编程逻辑器件与理解CPLD的结构特点和分类、CPLD的开发流程了解世界知名半
5510.2Ml
0.25讲授//高密度复杂可编程导体厂商先进的可编程逻辑器件CPLD的特点与应用逻辑器件
10.3现场可编程门理解FPGA的结构特点和分类、FPGA的开发流程了解世界知名半
5610.3Ml
0.25讲授//阵列导体厂商先进的可编程逻辑器件FPGA的特点与应用
10.4在系统可编程通用数字开关和
5710.4了解可编程逻辑器件的开发过程Ml
0.25讲授//可编程逻辑器件的开发流程
四、考核方式序号考核环节操作细节总评占比
1、每章布置课后习题2~5道题目作为纸质作业(教师或助教批改),同时布置5~10道在线自测题目(客观题目,平台自动批改)1平时作业
2、成绩采用百分制,纸质作业评分标准考虑完成准确性、是否按时上交、是否独立完成评分,在线自测题目评分标准考虑准确10%性和时效性
3、考核学生对数字电路中基本知识的掌握能力,学生综合运用所学知识分析问题、解决问题的能力
1、本课程要求利用Verilog HDL语言,基于Quartus IT等现代EDA仿真和设计工具开展组合逻辑电路和时序逻辑电路综合大作业的设计和仿真工作
2、学生以三人左右组成团队,通过文献查阅和运用数字电路的知识,明确各人分工,针对复杂工程问题,找出解决方案,利2综合大作业用计算机辅助设计工具开展电路设计,可将所设计的电路与教师、同学进行交流,然后提交教师进行验收,最后按照规定的格20%式撰写设计报告
3、成绩采用百分制,评分标准考虑电路的完成准确度、组内分工自愿贡献度、疑问回答准确性、报告撰写规范性
1、本课程实验要求利用数字电子技术实验箱完成65个基本数字电子技术实验,另外利用仿真软件QuartusH完成一个数字电路3课程实验20%系统设计实验
2、学生通过文献查阅和运用数字电路的知识,针对复杂工程问题,找出解决方案,利用计算机辅助设计工具开展电路设计,可将所设计的电路与教师、同学进行交流,然后提交实验教师进行验收,最后按照规定的格式撰写实验报告
3、成绩采用百分制,评分标准考虑电路的完成准确度、组内分工自愿贡献度、疑问回答准确性、报告撰写规范性
1、闭卷考试,成绩采用百分制,卷面成绩总分100分
2、主要考核学生对数字电路中基本知识的掌握能力,学生综合运用所学知识分析问题、解决问题的能力,题型主要有分析题、4期末考试50%设计题、计算题、作图题等
五、评分细则序号课程目标考核环节大致占比评分等级A-独立思考、按时完成,作图规范,解题思路清晰、步骤完整、格式规范、答案准确B-独立思考、按时完成,作图比较规范,解题思路比较清晰、步骤比较完整、格式规范、答案准确C-独立思考、按时完成,作图比较规范,1Ml平时作业40%解题思路比较清晰、步骤比较完整、格式比较规范、答案准确D-作业抄袭,未能按时完成,作图不规范,解题思路混乱2Ml期末考试60%(见试卷评分标准)A-独立思考、按时完成,作图规范,解题思路清晰、步骤完整、格式规范、答案准确B-独立思考、按时完成,作图比较规范,解题思路比较清晰、步骤比较完整、格式规范、答案准确C-独立思考、按时完成,作图比较规范,3M2平时作业40%解题思路比较清晰、步骤比较完整、格式比较规范、答案准确D-作业抄袭,未能按时完成,作图不规范,解题思路混乱4M2期末考试60%(见试卷评分标准)A-利用Quartus II等现代EDA仿真和设计工具设计的数字电路正确,系统功能满足要求,设计解决数字电路问题的实验方案合理,疑问回答准确,报告撰写规范B-利用Quartus11等现代EDA仿真和设计工具设计的数字电路正确,系统功能基本满足要求,设计解决数字电路问题的实验方案基本合理,疑问回答准确,报告撰写规范C-利5M3综合大作业40%用Quartus II等现代EDA仿真和设计工具设计的数字电路基本正确,系统功能基本满足要求,设计解决数字电路问题的实验方案基本合理,疑问回答基本准确,报告撰写基本规范D-利用Quartus H等现代EDA仿真和设计工具设计的数字电路不止确,系统功能不能满足要求,设计解决数字电路问题的实验方案不合理,疑问回答不准确,报告撰写不规范6M3课程实验60%A-利用数字电子技术试验箱和Quartus H等现代EDA仿真和设计工具设计的数字电路正确,系统功能满足要求,设计解决数字电路问题的实验方案合理,疑问回答准确,报告撰写规范B-利用数字电子技术试验箱和Quartus II等现代EDA仿真和设计工具设计的数字电路正确,系统功能基本满足要求,设计解决数字电路问题的实验方案基本合理,疑问回答准确,报告撰写规范C-利用数字电子技术试验箱和Quarlus II等现代EDA仿真和设计工具设计的数字电路基本正确,系统功能基本满足要求,设计解决数字电路问题的实验方案基本合理,疑问回答基本准确,报告撰写基本规范D-利用数字电子技术试验箱和Quartus II等现代EDA仿真和设计工具设计的数字电路不止确,系统功能不能满足要求,设计解决数字电路问题的实验方案不合理,疑问回答不准确,报告撰与不规范A-利用Quartus II等现代EDA仿真和设计工具设计的数字电路正确,系统功能满足要求,设计解决数字电路问题的实验方案合理,疑问回答准确,报告撰写规范B-利用Quartus II等现代EDA仿真和设计工具设计的数字电路正确,系统功能基本满足要求,设计解决数字电路问题的实验方案基本合理,疑问回答准确,报告撰写规范7M4综合大作业50%C-利用Quartus II等现代EDA仿真和设计工具设计的数字电路基本正确,系统功能基本满足要求,设计解决数字电路问题的实验方案基本合理,疑问回答基本准确,报告撰写基本规范D-利用Quarts II等现代EDA仿真和设计工具设计的数字电路不止确,系统功能不能满足要求,设计解决数字电路问题的实验方案不合理,疑问回答不准确,报告撰写不规范A-利用数字电子技术试验箱和Quartus II等现代EDA仿真和设计工具设计的数字电路正确,系统功能满足要求,设计解决数字电路问题的实验方案合理,疑问回答准确,报告撰写规范B-利用数字电子技术试验箱和Quartus H等现代EDA仿真和设计工具设计的数字电路正确,系统功能基本满足要求,设计解决数字电路问题的实验方案基本合理,疑问回答准确,报告撰写规范C-利用数字电子技术试验箱和Quartus II等现代EDA仿真和8M4课程实验50%设计工具设计的数字电路基本正确,系统功能基本满足要求,设计解决数字电路问题的实验方案基本合理,疑问回答基本准确,报告撰写基本规范D-利用数字电子技术试验箱和Quartus H等现代EDA仿真和设计工具设计的数字电路不正确,系统功能不能满足要求,设计解决数字电路问题的实验方案不合理,疑问回答不准确,报告撰写不规范A-利用Quartus II等现代EDA仿真和设计工具设计的数字电路正确,系统功能满足要求,设计解决数字电路问题的实验方案合理,疑问回答准确,报告撰写规范B-利用Quartus11等现代EDA仿真和设计工具设计的数字电路正确,系统功能基本满足要求,设计解决数字电路问题的实验方案基本合理,疑问回答准确,报告撰写规范9M5综合大作业40%C-利用Quartus II等现代EDA仿真和设计工具设计的数字电路基本正确,系统功能基本满足要求,设计解决数字电路问题的实验方案基本合理,疑问回答基本准确,报告撰写基本规范D-利用Quartus11等现代EDA仿真和设计工具设计的数字电路不止确,系统功能不能满足要求,设计解决数。