课程详情
课程评价
spContent=数字系统广泛应用于通信、计算机、自动控制、互联网、物联网等领域,数字系统与我们的日常生活也密切相关,例如,智能手机、数字电视、数码相机、医用心电图仪、CT仪器设备等都是数字技术的应用实例。本课程将从数字信号的表示开始,讲述数字设计需要的基础知识和各种设计方法,带你进入数字设计世界。
—— 课程团队
课程概述

数字电子技术基础是数字系统设计的入门课程,也是电气、电子信息类相关学科各专业的一门主要技术基础课程,有很强的实践性和工程应用背景。

本课程由华中科技大学电子技术基础课程教学团队提供。华中科技大学电子技术基础课程2003被评为首批国家精品课程2016年获得首批国家级精品资源共享课称号。

课程以康华光主编的《电子技术基础(数字部分 第六版)》教材为蓝本,同时参考了其他教材的内容。康华光教学团队编写的《电子技术基础》教材,曾先后获得国家优秀教材奖、特等奖、一等奖和国家科技进步二等奖等四次国家级大奖,也是九五十五十二五国家级规划教材,被国内众多高校采用。

课程内容以逻辑分析与设计为主线,讲解逻辑分析和设计所必须的基础理论。为降低学习难度,内容安排采用先“逻辑”后“电路”次序。首先讲解数制、码制和逻辑代数等基础知识,接着重点讲解组合逻辑电路和时序逻辑电路的分析与设计方法,再介绍当今数字设计的新方法——采用硬件描述语言(Verilog HDL)来描述和仿真数字电路,然后讨论各种数字集成电路(含门电路、可编程逻辑器件和半导体存储器)的原理及使用方法,最后一部分讲解数/模与模/数转换器和脉冲波形的产生与变换电路。采用“视频讲授+在线练习”的教学模式,生动形象、直观明了,易于理解。


授课目标

掌握数字逻辑电路的基本原理、基本分析和基本设计方法,掌握数字集成电路的基本使用方法,了解可编程逻辑器件原理,能够使用硬件描述语言设计、验证并实现数字电路。

掌握半导体存储器、数/模和模/数转换电路的工作原理,为后续课程(如微机原理与接口技术、嵌入式系统、数字集成电路设计等)学习打下基础。

课程大纲
预备知识

二极管、三极管(BJT、MOS)等电子器件的基础知识

证书要求

成绩构成:单元测验占40%课堂讨论占10%期末考试占50%

60分≤成绩<85分者将获得合格证书,

成绩≥85分者将获得优秀证书。


参考资料

[1] 康华光主编,电子技术基础(数字部分)(第六版).北京:高等教育出版社,2014

[2] 罗杰,彭容修主编.数字电子技术基础(第三版).北京:高等教育出版社,2014.

[3] 阎石主编,数字电子技术基础(第五版),北京:高等教育出版社,2006

[4] 罗杰主编.Verilog HDL与FPGA数字系统设计.北京:机械工业出版社,2015.

[5] 国家精品资源共享课程华中科技大学《电子技术基础》网址: http://www.icourses.cn/coursestatic/course_2550.html


教学日历

     节      知识点视频时长单元测验

第  1

        
   
第 一 章
  数 字 逻 辑 概 论

4 学时)
   
1.1 数字信号描述方法01-01 数字信号描述方法14'49"第4周
    周6
    23:00
    前完成
1.2 数制01-02 数制14'44"
01-03 二-十进制数转换15'36"
01-04 其它不同数制间的转换9'57"
 01-05 二进制数的算术运算10'54"
1.3  二进制数的算术运算01-06 有符号数表示(一)6'27"
 01-07 有符号数表示(二)14'55"
 01-08 补码的加减运算15'34"
1.4  二进制代码01-09 二—十进制码13'38"
01-10 格雷码 14'2"
01-11 ASCII码和奇偶校验码10'14"

2
第 二 章
  逻 辑 代 数 (
4 学时)
2.1 逻辑代数简介02-01 逻辑代数简介9'10"第4周
    周6
    23:00
    前完成
2.2 逻辑运算和集成逻辑门简介02-02 逻辑代数基本运算15'54"
02-03 复合逻辑运算7'34"
02-04 三态输出逻辑门简介3'55"
02-05 集成逻辑门简介13'47"
2.3 逻辑代数的基本定理和规则02-06 逻辑代数的基本定律11'55"
02-07 逻辑代数的基本规则8'25"
2.4  逻辑函数及其表示方法02-08 逻辑函数及其表示方法13'51"
2.5  逻辑函数的代数化简法02-09 逻辑函数表达式的形式10'35"
02-10 逻辑函数的代数化简法7'52"
02-11 逻辑函数表达式的变换11'46"
2.6 逻辑函数的卡诺图化简法02-12 逻辑函数最小项表达式13'27"
02-13 逻辑函数最大项表达式10'22"
02-14 卡诺图的引出15'10"
02-15 逻辑函数的卡诺图表示法6'55"
02-16 逻辑函数的卡诺图化简法
   
13'1"
02-17 含无关项的逻辑函数化简10'2"
2.7 逻辑门的等效符号及其应用02-18 逻辑门的替代符号14'59"

3
第 三 章
  组 合 逻 辑 电 路

10 学时)
3.1 组合逻辑电路的分析03-01 组合逻辑电路的分析11'15"第10周
    周6
    23:00
    前完成
3.2 组合逻辑电路的设计03-02 组合逻辑电路的设计过程11'36"
03-03 组合逻辑电路的优化实现6'19"
3.3 组合逻辑电路中的竞争冒险03-04 组合逻辑电路中的竞争冒险9'23"
3.4 编码器03-05 编码器14'45"
03-06 编码器的应用14'51"

4
3.5 译码器03-07 二进制译码器11'25"
03-08 二进制译码器的应用10'43"
03-09 二-十进制译码器5'49"
03-10 七段显示译码器12'55"
03-11 数字显示电路12'32"
3.6 数据分配器与数据选择器03-12 数据分配器9'8"
03-13 数据选择器11'10"
03-14 数据选择器的应用10'19"
3.7 数值比较器与加法运算电路03-15 数值比较器 9'34"
03-16 数值比较器的应用8'41"

5
03-17 半加器和全加器7'9"
03-18 多位数加法器12'27"
第 四 章
  锁 存 器 和 触 发器 

6

学时)
   

   
4.1 概述04-01 概述13'31"第14周
    周6
    23:00前完成
4.2 SR锁存器04-02 用或非门组成的   SR 锁存器(一)13'24"
04-03 用或非门组成的 SR 锁存器(二)12'16"
04-04 用与非门组成的 SR 锁存器18'33"
04-05 门控SR锁存器10'6"

6
4.3 D锁存器04-06 D锁存器的电路结构14'38"
04-07 D锁存器的动态特性13'26"
4.4 主从D触发器04-08 主从D触发器16'55"
04-09 有其他控制端的 D 触发器(一)12'45"
04-10 有其他控制端的 D 触发器(二)15'42"
04-11 主从D触发器的动态特性12'55"
4.5 维持阻塞D触发器04-12 维持阻塞D触发器18'5"
4.6 触发器的逻辑功能04-13 D触发器10'41"
04-14 JK触发器12'39"
04-15 T触发器和SR触发器13'2"

7
第 五章    时 序 逻 辑 电 路
  (
10 学时)
   
   
5.1 时序逻辑电路的基本概念05-01 时序逻辑电路的基本概念6'49"第14周
    周6
    23:00前完成
05-02 时序逻辑功能的描述10'8"
5.2 同步时序逻辑电路的分析05-03 同步时序逻辑电路分析(一)9'33"
05-04 同步时序逻辑电路分析(二)14'2"
5.3 同步时序逻辑电路的设计05-05 同步时序逻辑电路设计(一)12'8"

8
05-06 同步时序逻辑电路设计(二)12'24"
5.4 异步时序逻辑电路的分析05-07 异步时序电路分析13'59"
5.5 寄存器和移位寄存器05-08 寄存器及移位寄存器18'45"
5.6 计数器概念及异步二进制计数器05-09 计数器概念和异步二进制计数器计数器7'35"
第 9
5.7 同步二进制计数器05-10 同步二进制计数器9'59"
5.8 集成计数器应用05-11 集成计数器应用14'56"
5.9 其他计数器05-12 其他类型计数器7'1"
第 六 章
  硬 件 描 述 语 言
Verilog HDL(
 6 学时)

6.1 Verilog HDL程序的基本结构

(可以提前到第4章之前学习6.1~6.6)

06-01 HDL概述8'33"第15周
    周6
    23:00前完成
06-02 HDL程序的基本结构7'
6.2 Verilog HDL基本语法规则06-03 HDL基本语法规则(一)10'44"
06-04 HDL基本语法规则(二)7'58"
第  
10  
6.3 Verilog HDL结构级建模06-05 HDL结构级建模10'42"
6.4 Verilog HDL数据流建模06-06 HDL数据流建模(一)5'35"
06-07 HDL数据流建模(二)5'35"
6.5 组合逻辑电路的行为级建模06-08 组合电路行为级建模10'7"
6.6 分层次的电路设计方法06-09 分层次的电路设计15'33"

6.7 D触发器与寄存器行为级建模(学完第5章后,再学习6.7~6.11)

06-10 D触发器的行为级建模16'17"
6-11 寄存器的行为级建模12'35"
6.8 计数器与有限状态机的行为级建模06-12 计数器的行为级建模15'40"
06-13 有限状态机的行为级建模13'53"
6.9 四位显示器的动态扫描控制电路设计06-14 四位显示器的动态扫描控制电路设计17'1"
6.10 测试代码的编写与 ModelSim 功能仿真简介06-15 编写组合电路的测试代码12'35"
06-16 基于ModelSim软件的功能仿真简介15'27"
06-17 编写时序电路的测试代码13'54"
6.11 常用系统任务和系统函数06-18 常用的系统任务和系统函数17'11"
第    11    周

第 七 章

  逻 辑 门 电 路

4 学时)
7.1 逻辑门电路简介07-01 逻辑门电路简介8'14"第15周
    周6
    23:00前完成
7.2 基本CMOS逻辑门电路07-02 MOS管及其开关特性8'26"
07-03 基本 CMOS逻辑门电路7'48"
7.3 CMOS逻辑门的不同输出结构07-04 CMOS逻辑门的不同输出结构11'31"
7.4 CMOS逻辑门的主要参数07-05 CMOS逻辑门的重要参数12'14"
7.5 类NMOS和BiCMOS逻辑门07-06 类NMOS门电路和BiCMOS门电路8'35"

*7.6 TTL逻辑门电路

(选学)

07-07   BJT的开关特性8'3"
07-08 TTL反相器8'12"
07-09 其它TTL门电路8'23"
07-10 抗饱和TTL门电路8'51"
7.7 逻辑门使用中的几个实际问题07-11 逻辑门电路使用中的几个实际问题16'46"
第    12    周第 八 章

  半 导 体 存 储 器


4 学时)
8.1 半导体存储器概述和分类08-01 半导体存储器概述和分类7'36"第15周
    周6
    23:00前完成
8.2 只读存储器(ROM)08-02 ROM的结构和工作原理8'26"
08-03 可编程ROM简介16'38"
08-04 ROM应用举例9'9"
8.3 随机存取存储器(RAM)08-05 RAM的结构和工作原理13'33"
08-06 SRAM的读写操作定时图6'38"
08-07 同步SRAM、FIFO存储器及双口存储器简介15'29"
08-08 存储容量的扩展8'42"
08-09 RAM应用举例及本章小结6'35"
第    13    周第 九 章
  可 编 程 逻 辑 器 件
  (
4 学时)
9.1 可编程逻辑器件概述09-01 可编程逻辑器件概述6'54"第15周
    周6
    23:00前完成
09-02 可编程逻辑器件内部电路常用符号4'59"
9.2简单可编程逻辑器件09-03 可编程逻辑阵列PLA和可编程阵列逻辑PAL8'38"
09-04 通用阵列逻辑器件GAL9'16"
9.3 CPLD基本结构简介09-05 CPLD基本结构简介11'27"
9.4 现场可编程门阵列FPGA09-06-FPGA实现逻辑功能的基本原理7'47"
09-07 FPGA结构简介12'47"
*9.5 可编程逻辑器件开发过程简介( 选学)09-08 可编程逻辑器件开发过程简介与本章小结9'37"
附1 基于Xilinx   Vivado软件的FPGA开发过程 
附2 基于IP核的计数器电路设计 
第    14    周第 十 章
  脉 冲 波 形 的 变 换 与 产 生
  (
4 学时)
10.1 单稳态触发器10-01 用门电路组成的微分型单稳态触发器14'46"第16周
    周6
    23:00前完成
10-02 集成单稳态触发器7'32"
10-03 单稳态触发器应用8'10"
10.2 施密特触发器10-04 用门电路组成的施密特触发器12'22"
10-05 集成施密特触发器7'11"
10-06 施密特触发器应用5'37"
10.3 多谐振荡器10-07 门电路组成的多谐振荡器8'1"
10-08 施密特触发器构成的多谐振荡器5'43"
10-09 石英晶体振荡器7'52"
*10.4 555定时器及其应用(选学)10-10 555定时器及其组成的施密特触发器7'31"
10-11 555组成的单稳态触发器7'42"
10-12 555组成的多谐振荡器6'23"
第    15    周第 十 一 章
  数 模 与 模 数 转 换 器

4 学时)
11.1 D/A转换器11-01 权电阻网络D/A转换器10'14"第16周
    周6
    23:00,
   
    结业考试第17周三进行
11-02 倒T形电阻网络D/A转换器13'34"
11-03 D/A转换器的输出方式13'38"
11-04 D/A转换器的主要技术指标15'29"
11.2 A/D转换器11-05 A/D转换的一般工作过程18'8"
11-06 并行比较型A/D转换器9'39"
11-07 逐次比较型A/D转换器11'33"
11-08 双积分式A/D转换器16'28"
11-09 A/D转换器的主要技术指标8'40"



常见问题

1)学习数字电子技术基础课程需要哪些预备知识?

答:主要是模拟电子技术课程中半导体器件的基础知识,如二极管、三极管(MOS、BJT)的结构、工作原理及特性。


2)数字电子技术和模拟电子技术之间有何区别?

答:在电子技术中,被传输、加工和处理的电信号通常分为两类:一类是模拟电信号,简称模拟信号或模拟量,其特点是它的电压或电流的幅值随时间连续变化。用于传输、加工和处理模拟信号的电子电路称为模拟电子技术,或简称模拟电路。

另一类是数字电信号,简称数字信号或数字量,其特点是它的电压或电流在幅值上和时间上都是离散的、不是连续的信号。表示数字量的信号称为数字信号。用于传输、加工和处理数字信号的电子电路称为数字电子技术,或简称数字电路。由于数字电路的各种功能是通过逻辑运算和逻辑判断来实现的,所以,又将数字电路称为数字逻辑电路。这两大类电路,都有着广泛的应用,其工程性和实践性很强。


(3)数字信号如何表示呢?

  可以用两个离散值(01来表示。

  可以用高、低电平来表示。

  还可以用波形图来表示。