东南大学

数字电路与系统

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课程概述

数字电路与系统是电类各专业作为一门重要的专业基础课程,尤其是电子信息类、电气类和自动化类等专业,是为继续学习其它专业课程,如数字信号处理、大规模数字集成电路设计、微机原理、微机接口与技术等准备必要的基本知识,也是通信、电子、控制,信号处理乃至电力电子等专业课程的必要基础。本课程的教学内容尽可能与电子技术的发展相适应,为学生能够尽快适应科研和数字电路与系统的设计奠定基础。

数字电路与系统课程与电路基础电子电路基础信号与系统电磁场与电磁波计算机组织与结构微机系统与接口构成了电子信息专业基础课。数字电路与系统课程内容与电子电路基础等课程内容进行了合理的分工,相关电路、晶体管等主要内容归于电子电路基础,因此本课程尽可能少的涉及电平等具体电参数。

本课程按照以下顺序进行教学:

u  信号、数字信号与模拟信号、数字系统与计算机的相关概念,为讲述数字电路与系统奠定理论基础

u  数制和码制,这也是数字系统与计算机中信息的表示形式。

u  述布尔代数的基本知识和逻辑函数,以及逻辑函数的表示方法

u  组合逻辑电路与常用的组合逻辑模块,说明组合逻辑电路的分析方法和设计方法,常用的组合逻辑电路模块应用

u  时序逻辑电路的特点,时序逻辑电路的描述方法和分析方法,同步时序逻辑电路的设计方法等。介绍计算机和数字系统中常用的时序逻辑电路模块,包括寄存器,移位寄存器,计数器,序列信号发生器等,以及这些器件的应用。

u  计算机系统中使用的半导体存储器,主要包括随机存取存储器和只读存储器。介绍RAMROM的基本单元构成,电路结构与工作原理,存储器容量的扩展。

u  可编程逻辑器件主要介绍可编程阵列逻辑(PAL)、通用阵列逻辑(GAL)、复杂可编程逻辑器件(CPLD)以及现场可编程门阵列(FPGA)等几种可编程逻辑器件

u  数字与模拟之间的接口器件,数模转换器和模数转换器的工作原理,实现方法。

u  数字系统的设计方法。采用算法状态机图作为常用的设计工具,自上而下的设计方法,并列举简单的实例说明数字系统的设计过程和实现方法。

课程教学设计学时64,安排在电子电路基础课程之前,与电路基础在时间上并行教学。课程只涉及到逻辑电路,逻辑电平的高低。


证书要求

完成全部的课程学习;

平时成绩占50%,期末考试成绩占50%。

由任课教师签发课程结业证书,其中成绩在60分到80分者,获得合格证书,成绩81分及以上者,获得优秀证书。

预备知识

普通物理(电学部分);电路基础(电路、电路分析),计算机基础,高等数学(微积分)等

授课大纲

第一章 绪论

      模拟信号、电路,数字信号、电路;数字系统简介

第二章 数制与码制

      十进制、二进制、八进制、十六进制,算术运算,数制之间相互转换,计算机中的数和码

第三章 逻辑函数及其化简

      逻辑运算,逻辑代数基本定律和常用公式,逻辑函数及逻辑描述方法,逻辑函数简化

第四章 组合逻辑电路的分析与设计

      组合逻辑电路的分析方法、最小化设计方法、组合逻辑电路的竞争与冒险

第五章 常用组合逻辑电路功能器件

      编码器、译码器、数据选择器、分配器、数值比较器、奇偶校验位产生与校验电路、算术运算电路、ALU

第六章 触发器

      锁存器、触发器、集成触发器

第七章 时序逻辑电路的分析与设计

     时序逻辑电路的基本结构、描述方法,同步时序逻辑电路的分析方法和设计方法,异步电路的分析

第八章 常用的时序逻辑电路模块

      寄存器、移位寄存器、计数器集成计数器及应用、序列信号发生器

第九章 半导体存储器

      存储器的基本概念、RAM结构与工作原理,常用RAM简介、ROM结构、存储器扩展

第十章  可编程逻辑器件

      PLD结构和表示方法、PAL16L8、PAL16R8,GAL结构,CPLD和FPGA结构

第十一章 数模与模数转换

      DA基本原理, 常用DA方案,DA主要技术指标;AD基本原理、常见方案、主要技术指标

第十二章 数字系统设计

      数字系统概念、算法状态机、数字系统设计举例

参考资料

1 数字电路与系统  东南大学信息科学与工程学院 2015.9

2 康华光.电子技术基础 数字部[M]. 北京:高等教育出版社,2006.

3 阎石.数字电子技术基础[M]. 北京:高等教育出版社,2008.

4 侯建军.数字电子技术基础[M]. 北京:高等教育出版社,2015.

5 黄正瑾.数字电路与系统设计基础[M]. 北京:高等教育出版社,2014.

6 Victor P. Nelson, H. Troy Nagle, Bill D. Carroll, David Irwin. Digital Logic Circuit Analysis and Design     [M]. Prentice Hall International Inc.1995.

7 Thomas L. Floyd. Digital Fundamentals[M]. Pearson Education Inc.2006. 

8 ThomasC. Bartoe. Computer Architecture and Logic Design[M]. McGraw-Hill Inc.1990.