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《数字电子技术》教学大纲课程名称数字电子技术(Digital Electronics)课程编号1501XK039课程类别工程基础-必修学分
3.5分总学时56学时,其中,理论学时56多寸适用专业电子信息/呈先修课程高等数学、大学物理(B)、电路分析基础模拟电子技术
一、课程性质本课程是电子信息工程专业的工程基础课,具有很强的实践性和工程性本课程通过对常用数字集成电路器件、数字的除数字系统及硬件描述语言和可编程器件的学习,使学生获谶序邨各的基本概解睡本理论蝇序皿及期序系缅吩精□设I十方法,髓螃断斗学«常暧国懵怀,繇道德t识、仓麻意哪审约意识,具缄字系统赎单元邮铺粉析、设计和应用育幼,为后续墙郭J学习及其在专业中的应用打下基础
一、课程目标
(一)育人目标以培养合格的社会主义建设者和接班人为目标,将育人要素融于数字电子技术课程教学,通过引入集成电路研究中的科学家故事及数字电路应用中的典型案例,重点培育学生求真务实、实践创新、精益求精的精神,培养学生踏实严谨、吃苦耐劳、追求卓越等优秀品质,同时培养学生树立正确的世界观、人生观、价值观,培养具有爱国胤不、名族自信、追求社会至善和谐、德智体美劳全面发展的社会主义A才
(二)知识和能力目标
1、掌握数制与编码、逻辑门和逻辑代数等数字电路的基础知识,掌握可编程器件的使用和硬件描述语言的编程技术,以用于数字电路的分析和设计;掌握存储器、D/A转换器与A/D转换器、脉冲波形的产生与变换等数字电路的基本知识与应用,以熟悉相关数字元件的功能(毕业要求L2)o
2、掌握组合逻辑电路和时序逻辑电路的分析和设计方法,能够对数字电路进行软件仿真分析,具有数字电路及数字系统的实际分析和设计能力;掌握可编程逻辑器件软硬件开发平台的使用方法,W十对电子信息领域的工程问题,能采用自上而下的设计方式,进行分析和模块设计,具备利用可编程器件实现数字系统设计的能力.(毕业要求
2.1)课程目标与毕业要求指标点对应关系课程目标毕业要求指标点
1.2能运用工程与电子信息的基础知识,对电子信息系统的电子线路、信号与传输工程问题进课程目标1行合理简化、建模
2.1能运用相关科学原理对电子系统复杂工程问题的关键模块进行准确识别、表达与分析课程目标2重点了解RAM和ROM的特点、电路结构和存储容量的计算能力能够应用半导体存储器和逻辑电路的基本知识推演、识别、分析简单的含存储器的数字电路第十章可编程数字系统设计
1、数字系统设计方法
2、设计实例介绍本重点掌握基于数字系统的功能需求进行方案分析及分模块设计的方法掌握常用的综合性数字电路的可编程设计实现方法能力能够应用硬件描述语言语法知识和使用技巧分析和识别综合性数字电路的功能,能应用可编程数字系统的基本设计方法实现综合数字系统的设计第十一章脉冲波形的产生与变换
1、多谐振荡器的工作原理及相关计算
2、单稳态触发器工作原理及相关计算
3、施密特触发器工作原理及相关计算
4、555定时器的工作原理及其应用本章重占-J、、、♦理解多谐、单稳、施密特电路工作原理掌握典型的集成单稳、施密特触发器的功能应用及相应指标参数计算掌握由555定时器组成的多谐、单稳、施密特电路工作原理及指标参数的计算能力能够应用脉冲信号产生的基本方法和电路知识推演、识别、分析脉冲波形电路第十二章D/A转换器与A/D转换器
1、倒T形电阻网络D/A转换器
2、集成D/A转换器AD
75203、并行A/D转换器、逐次比较A/D转换器及双积分A/D转换电路及工作原理本章重点掌握倒T形电阻网络D/A转换器、集成D/A转妆器7520的工作原理及相关计算理解并行比较、逐次比较、双积分A/D转换器的工作原理及工作特点能力能够应用A/D、D/A的基本知识推演、识别、分析简单的模数、数模转换电路
五、教学方法本课程具有基本概念多、工程性强、实际应用广等恃点,是一门比较有趣、易学的课程但从数学周维跨越^喇思维学生最初还不太适应,需要任课教师在上颗间加强X寸学生学习思维和学习方甥勺引导f喉变其教勃法不吁鼬吓*
1.以“互动式”方法为主导,实施“以学生为主体、以教师为主导”的基于探索和研究的教学模式精选讲课内容,精讲重点难点,结合实际应用多举例多提问,围绕所学知识点逐步引导,层层展开,吸引学生探索问题、研究问题、解决问题
2.大部分电路和集成器件的功能介绍采取理论讲解与电路软件仿真演示相结合的方式,让电路运行过程和结果直观、可视,提高学生的学习兴趣
3.硬件描述语言的介绍采取边介绍边列举实例进行调试、仿真验证等方式,以加深学生对可编程设计的认识,理解一般数字集成器件和可编程器件设计的区别
4.为学生推荐与本课程相关的慕课,在课外观看部分教学内容的视频,扩大学生的知识面,分享一流大学的优质教学资源
5.教学过程中,注意强调各知识点的衔接,以及重要电路及集成器件的实际应用,注重结合实际电子产品或电子设备,介绍所学理论知识的实际应用及现代电子技术发展的动态和趋势
六、考核与评价方式及标准
1.考核标准与成绩评定课程考核包括平时成绩、期末考试两个部分平时成绩(百分制),包括课堂测验、作业等平时成绩评价标准评价标准基本要求优秀
0.9-1良好
0.7-
0.89合格
0.6-
0.69不合格0-
0.59根据数字电路的基本概念、基数字电路的相关概数字电路的相关概数字电路的相关概数字电路的相关概础知识和数字运算方法,对逻念和硬件描述语言念和硬件描述语言念和硬件描述语言念和硬件描述语言辑门、触发器及由它们构成的基本语法知识清楚,基本语法知识清楚,基本语法知识清楚,基本语法知识不清常用数字电路以及一些常用的数字运算准确,集数字运算较准确,数字运算基本准确,楚,数字运算准确,中规模集成器件有较系统的认成逻辑器件的功能、集成逻辑器件的功集成逻辑器件的功集成逻辑器件的功识,判断和讨论相关电路的结应用及硬件语言描能、应用及语言描能、应用及语言描能、应用及语言描构、功能和应用述清晰,回答问题述较清晰,回答问述基本清晰,回答述不清晰,电路图能够结合逻辑门和常用的中规正确,电路图表符题较正确,电路图问题基本正确,电表错误较多模集成逻辑器件以及硬件描述合规范数字电路表较规范路图表基本规范数字电路的功能分语言,分析和设计组合逻辑电的功能分析计算正数字电路的功能分数字电路的功能分析计算错误较多路能结合组合逻辑电路和触确基本数字电路析计算较正确基析计算基本正确基本数字电路设计发器以及可编程设计方法进行设计步骤合理,设本数字电路设计步基本数字电路设计不合理,设计错误各种时序逻辑电路的分析计算计结果符合要求较多骤比较合理,设计步骤基本合理,设和简单设计结果比较符合要求计结果基本符合要求期末考试(百分制)闭卷,题型包括选择题、分析与计算题、设计与应用等课程期末考试考核内容与评价标准比例评价标准(%)优秀(09-1)良好07-089合格06069不合格
(0059)基本要求目掌握硬件描述语言基熟悉硬件较熟悉硬件描述基本熟悉硬件不熟悉硬件描述标本语法知识,掌握数描述语言语言基本语法知描述语言基本语言基本语法知1字电路的基本概念、基本语法识和数字电路的语法知识和数识和数字电路的基础知识和数字运算知识和数相关概念,常用字电路的相关相关概念,常用方法,对逻辑门、触字电路的逻辑门和集成逻概念,常用逻逻辑门和集成逻发器及由它们构成的相关概念,常辑器件的功能和辑门和集成逻辑器件的功能和30的常用数字电路以及用逻辑门应用理解较准确辑器件的功能应用理解不准确一些常用的中规模集和集成逻,数字运算和逻和应用理解基,数字运算和逻成器件有较系统的认辑器件的辑化简较正确本准确,数字辑化简错误较多识,熟悉相关电路的功能和应运算和逻辑化0结构、功能和应用用理解准确,数简基本正确字运算和逻辑化简正确目掌握电路的分析及电熟悉重要较熟悉重要集成基本熟悉重要基本熟悉重要集成器件标路的传统设计和可编集成器件器件的使用方法集成器件的使用方法,具有2程逻辑设计方法,能的使用方法,,具有较好的电的使用方法,电够结合逻辑门和常用具有很好的路分析和图表绘基本的电路分路分析和图表35的中规模集成逻辑器电路分析制能力电路逻析和图表绘制绘制错误较多件分析电路、确定组和图表绘制辑功能判断较准能力电路逻电路逻辑功能合电路功能,能够根能力电路逻确辑功能判断基判断不太正确本准确据功能要求设计出符辑功能合要求的组合逻辑电判断准确根据逻辑电路的传根据逻辑电路的根据逻辑电路的统设计和可编程传统设计和可编传统设计和可编路,能结合组合逻辑电逻辑设计方法,电程逻辑设计方程逻辑设计方法,根据逻辑电路的路、触发器以及集成计数器进行各种时序逻辑传统设计和可路设计过程描述较法,电路设计过电路设计过程描电路的分析计算、功能编程逻辑设计方正确,逻辑电路设程描述基本正述错误较多,逻辑35确定,以及按功能要求法,电路设计过计较合理确,逻辑电路设电路设计不太合进行简单的时序逻辑电程描述正确,逻计基本合理理路设计和可编程逻辑设辑电路设计合计理注该表格中的比例为期末考试试卷成绩比例成绩评定为考试成绩*70%+平时成绩*30%
2.课程目标达成评价《数字电子技术》课程目标达成评价分析报告
一、课程基本信息课程名称数字电子技术课程性质工程基础,必修学时学分48/3开课学期专业班级考核方式考试,闭卷任课教师评价人员课程组长,命题教师,阅卷教师
二、课程目标达成评估评价数据源课程目标支撑指标点课程目标评价依据分值平均分达成度值跟平价方式T10=30期末考试数目标1掌量婶呜编码逻辑字电路的基段试题构成Tl=22门和逻辑代数等数字电路11只(30分说明的基础知识,掌握可编程器毕、也要求
1.2能运用工程与件的使用和硬件描述语言电子信息的基础知识,对电*
0.7+*
0.3的编程技术以用于数字电子信息系统的电子线路、信路的分析和设计;掌握存储=
0.77号与传输工程问题进行合理A10=10龈D/A转换器与A/D、脉平时作业A1=85简化、建模0中波形的产生与变换等数字电路的基本知识与应用,以熟悉相关数字元件的功能T20=35试期末考试数字的分析与计算题构成说T2=28目标2掌握组合逻辑电路(35分)明数字电路的基和时序逻辑电路的分析和T30=35试本应用与设计设计方法,能够对数字电路题构成说T3=22(35分)毕业要求
2.1能运用相关科学进行软件仿真分析,具有数明*
0.7+*
0.原理对电子系统复杂工程问字电路及数字系统的实际3题的关键模块进行准确识别、分析和设计能力;掌握可编=
0.76表达与分析程逻辑器件软硬件开发平台的使用方法针对电子信A20=10平时作业A2=850息领域也需晒育渐用而邯设让拭避扮脚掰默颇;具备利用可编程器件实现数字系统设计的能力
三、课程评价与分析考核结果总结持续改进方法七教学参考书
1.余新平,蔡昌新主编,《数字电子技术》(第三版),华中科技大学出版社,2019年
2.余新平主编,《数字电路设计・仿真•测试》(第2版),华中科技大学出版社,2018年
3.康华光,《电子技术基础数字部分》(第五版),高等教育出版社,2006年4,阎石《数字电子技术基础》(第五版),高等教育出版社,2006年
5.,Adel S.SedraKennethC.Smith.Microelectronic Circuits.4thed.Oxford UniversityPress,Inc.,1998年
二、基本要求本课程以逻辑门、逻辑代数和硬件描述语言为基础,以组合逻辑电路和时序逻辑电路的分析和设计为重点,以集成译码器、数据选择器、计数器为核心,主要介绍常用的集成逻辑门功能、逻辑代数的化简方法、常用的中规模组合逻辑器件、电路的分析和设计方法、常用计数器的功能和设计、模数和数模转换、555定时器的功能等内容,密切围绕数字电路及其可编程实现电路的分析和设计,进行相关知识点的教学,课程具有很强的实用性在教学过程中一方面注重理论与实际的联系,结合实际应用介绍各种电路和集成器件的功能和应用,学会看懂功能表,结合功能表理解更多集成器件的功能;另一方面注重基本数字元器件设计和可编程设计的联系和区别,理解两种数字电路的不同实现方法在数字电路分析的讲述中,注意培养学生综合运用所学知识的能力,掌握数字电路的基本分析方法在数字电路设计与应用的讲述中,应结合数字系统性能指标和设计要求,根据一般集成元件和可编程器件的特点及不同的设计实现方法,提出合适的解决方案
五、教学内容分章节说明教学内容,课时安排,融入思政元素,并说明教学重点、主要教学模式(包括授课、自学、实验、课程设计、大作业等)以及对应的知识、能力要求章学思政元素教学内容教学模式节时对应课程目标通过电子技术的发展史激发学生刻苦专研、自主创新的精神,通过科学家的事迹激1第一章数字逻辑基础4发学生的爱国情怀及奉献精课堂授课,课后练习4题1神讲授0和1蕴含的哲学关系,如舍与得,是与非举例加州大学伯克利分校的鳍式晶体管”,让二维半导体可以“变平房为高楼还课堂授课,课后练习3题,2第二章逻辑门4可以使晶体管缩小到1纳米,1/2部分内容看慕课视频自学引导学生正确看待事物发展的新方向,坚持量变与质变相统一,做到创新从基础做起,步一个脚印讲授“卡诺”的故事,培养工匠精神讲授化简中的消去法,说明人生中,会面临无数次困难和竞争,在竞争中会因能力不足而被淘汰3第三章逻辑代数基础4课堂授课,课后练习4题1/2引导学生要不断充电,增加个人实习,提高自身的核心竞争力,才能成为各行各业的佼佼者从分析和设计电路的步骤和方法中,引导学生正确看待整体与部分的关系,了解统筹全局的重要性,培养学生4第四章组合逻辑电路8树立全局观念在电路的设课堂授课,课后练习8题1/2计中,所选元器件越少,将会越经济,资源浪费越少,对环境污染程度越低,培养学生的节约意识、浪费可耻意识、,绿水青灯意识通过硬件描述语言的发展历史及应用价值,说明我国的第五章硬件描述语科技发展现状,激发学生树5言Verilog HDL8立科技兴国的理想信念,了课堂授课,课后练习4题1基出解制造业智能制造、绿色制造的发展趋势讲述存储和非存储,即有记忆无记忆的概念时,引导学6第六章触发器2课堂授课,课后练习2题1/2生排解存在心里的不良情绪,养成豁达心境讲述时序逻辑电路分析设计方法时,从时序逻辑方程组7第七章时序逻辑电路10和电路的五种描述方法中理课堂授课,课后练习8题,1/2解辩证法中事物的多样性,坚持正确的方法论通过硬件描述语言撰写时必须符合其语言使用规则,引导学生理解规则的重要性,第八章硬件描述语言82作为社会群体的一员,要尊课班课,课后练习1题1/2Verilog HDL重社会发展规律,严于律己,遵纪守法,追求社会至善和谐华为麒麟960手机芯片,实现高性能和长续航的突破;课堂授课,课后练习2题,9第九章半导体存储器2华中科技大学基于相变存储1/2部分内容、看慕课视频自学器的3D XPOINT存储技术的研制;结合学生的各类专业竞赛,鼓励学生刻苦专研、勇于创新通过数字系统的编程实例,讲解模块化的设计思想,讲解仿真调试方法,引导学生10第十章可编程数字系统设计4理解团队合作和动手实践的课圜嬲,防练习2题1/2重要性O无论是工作还是生活,不仅要有理想,还要勇于探索和实践,实践是检验真理的唯一标准;同时还要加强与他人的团队协作,一人的力量是弱小的,众人拾柴火焰高综合课程所学,构建复杂的数字系统“纸上得来终觉浅,绝知此事要躬行”理论知识不能只停留在原理性第十一章脉冲波形的产生与内容,做到“知行合一”,114课堂授课,课后练习4题1/2变换就要有实践正所谓如行为告行者知之成在实践中不断总结创新经验,深入学习,迎难而上通过数字技术无论如何发展,模拟信号的处理始终存第十二章D/A转换器与A/D在的特点,说明万物相辅相124课堂授课,课后练习2题1/2转换器成的意义,引导学生树立自信心,以螺丝钉的精神,努力创造自己的价值,成为新时代合格的社会主义建设者第一章数字逻辑基础
1、数字信号与数字电路的基本概念
2、数制及不同进制的相互转换
3、码制
4、带符号二进制数的加、减运算本章重点了解数字信号的特点及表示方法掌握常用二-
十、二-
八、二-十六进制的转换掌握常用的编码形式能力能够应用数制与码制基本表示法推演、识别和分析数字电路中二进制数的表示与计算问题第二章逻辑门
1、半导体器件的开关特性
2、CMOS逻辑门
3、TTL逻辑门
4、OC门和三态门
5、集成逻辑门电路的主要参数及其应用本章重点掌握基本逻辑门(与、或、与非、或非、异或门)、三态门、OC门的逻辑功能,了解内部电路结构及工作原理掌握集成逻辑门的主要参数及在应用中的接口问题能力能够基本逻辑门电路模型推演、识别和分析数字电路中二进制数的表示与计算问题第三章逻辑代数基础
1、逻辑代数的基本定律及规则2逻辑函数的化简本章重熟悉常用逻辑代数的基本定律及规则,掌握逻辑函数表达式的变换掌握逻辑函数的代数化简和卡诺图化简法能力能够应用逻辑代数的知识推演、简化、识别、分析数字逻辑电路的功能表达形式第四章组合逻辑电路
1、组合逻辑电路的分析方法
2、组合逻辑电路的设计方法
3、组合逻辑电路的竞争冒险
4、编码器、译码器及其应用
5、数据选择器、数值比较器及其应用
6、加法器的功能及其应用
7、组合可编程逻辑器件本重山.
八、、*掌握用小规模逻辑器件构成的组合电路的分析方法掌握用小规模逻辑器件构成的组合电路的设计方法掌握编码器、译码器、数据选择器/数据分配器、数值比较器、加法器、等常用组合逻辑器件的功能及应用学会阅读常用MSI组合逻辑器件功能表,并能应用于电路的设计能力能够应用逻辑代数的知识和组合逻辑电路的分析方法推演、简化、识别、分析组合逻辑电路的功能,并且能够设计简单功能的组合逻辑电路第五章硬件描述语言Verilog HDL基础
1、引言
2、Verilog HDL硬件描述语言基本结构
3、数据类型及常量、变量
4、运算符及表达式
5、语句
6、Quartusll软件的使用本章重占・/、、、•了解可编程设计思路和可编程硬件开发语言的特点WB Verilog HDL硬件描述语言的基本结构和基本语法知识蝴QuartusII可编程开发软件的使用方法能九能够应用硬件描述语言基本语法知识分析和识别简单的组合逻辑电路的功能,并应用可编程软件进行编程、编译、仿真和硬件下载实现简单组合逻辑电路的设计第六章触发器
1、RS、JK、D、T触发器的逻辑功能及描述方法
2、基本RS触发器、同步触发器、主从触发器、边沿蒯I发器的电路结构、工作原理及逻辑功能本章重点了解基木RS、同步、主从、边沿触发器的电路结构理解触发器的工作特性及主要参数掌握RS、JK、D、T触发器的逻辑功能及描述方法能力能够应用逻辑代数的知识和时序逻辑电路的分析方法推演、识别、分析常用触发器第七章时序逻辑电路
1、时序逻辑电路的结构及特点
2、时序逻辑电路的逻辑功能的描述方法
3、时序逻辑电路的逻辑功能的分析方法
4、同步时序逻辑电路的逻辑功能的设计方法
5、寄存器、移位寄存器的电路组成、工作原理及应用
6、计数器的电路组成、功能及应用
7、集成计数器的功能和应用本章重点了解时序逻辑电路的结构及相关特点掌握时序逻辑电路的逻辑功能的描述方法掌握同步、异步时序逻辑电路的分析方法掌握同步时序逻辑电路的设计方法掌握二进制计数器、8421BCD码十进制计数器、移位寄存器的逻辑功能及其应用掌握用MSI器件设计N进制计数器的方法能力能够应用逻辑代数的知识、时序电路存储元件模型和时序逻辑电路的分析方法推演、识别、分析时序逻辑电路,并且能够设计简单功能的同步时序逻辑电路第八章硬件描述语言Verilog HDL使用
1、语句的顺序执行与并行执行
2、不同抽象级别的Verilog HDL模型
3、VerilogHDL设计技巧本章重点**»Verilog HDL语言中赋值语句、块语句、编译预处理语句等不同语句的执行顺序掌握算法级、RTL级、系统级等不同抽象级别的Verilog HDL卞掌握可综合的Verilog HDL语言的基本设计技巧能力能够应用硬件描述语言语法知识分析和识别常用的组合和时序逻辑电路的功能,能够应用VerilogHDL语言的基本设计技巧实现基本数字电路的设计第九章半导体存储器
1、RAM的电路结构、工作原理及存储器的扩展
2、ROM的电路结构及工作原理本章。