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数字电子技术
第1次开课
开课时间: 开课时间未定
学时安排: 待定
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spContent=数字电子技术,是一门具体的工程技术,是计算机、手机等设备的关键技术基础之一;她研究的内容是用逻辑门电路基础模块(与门、或门、非门),构成各种数字系统,如加法器、寄存器、计数器等;正如孩童时期玩过的积木玩具,几种形状的基础积木,可以组合、构建出各种形状的造型。
数字电子技术,是一门具体的工程技术,是计算机、手机等设备的关键技术基础之一;她研究的内容是用逻辑门电路基础模块(与门、或门、非门),构成各种数字系统,如加法器、寄存器、计数器等;正如孩童时期玩过的积木玩具,几种形状的基础积木,可以组合、构建出各种形状的造型。
—— 课程团队
课程概述

数字电子技术课程是为电气类、电子信息类、自动化类、计算机类等相关专业的本科生开设的一门专业基础课,是工科电类专业本科生的必修课程。

通过数电课程的学习,培养工程思维方法,提高逻辑思维能力;通过理论联系实践的能力培养,提高分析和解决问题的综合能力。在职电气工程人员和社会人员通过本门课程的学习,也可以提高解决实际工程问题的能力。

数电课程也是工程教育专业认证的一块基石,工程认证将帮助同学们走向国际化。

课程内容体系由六部分组成,基础部分、组合逻辑电路部分、触发器部分、时序逻辑电路部分,相关知识部分,以及实践部分。

基础部分,介绍基本逻辑门(与门、或门、非门)逻辑功能,及表达方法(逻辑电路图、逻辑函数表达式、真值表等);介绍逻辑代数(布尔代数)的运算规则;介绍逻辑函数表达式的代数法化简、卡诺图法化简。这部分是课程的基础,是基本模块、基本工具。

组合逻辑电路部分,介绍几种常用的组合逻辑电路,讲解他们是如何由基本逻辑门组合构成的。逻辑电路的分析、设计都是依据逻辑函数表达式进行的。组合逻辑电路的输出直接取决于输入,电路不存在反馈,也不具有记忆功能。组合逻辑电路是一个重点,不是难点,需要认真细心学习,熟练掌握逻辑电路的分析、设计方法。

触发器部分,同样由基本逻辑门组合构成,但是引入了反馈,具有记忆功能,可以存储信息。触发器是一个重点,也是一个难点;电路输出不仅与输入有关,还与系统过去的状态有关。通过基本RS触发器结构,了解触发器的核心结构的工作原理;通过加装控制与门实现触发器受时钟脉冲同步控制的机理;通过结构变化实现不同功能的触发器、实现不同的触发方式。

时序逻辑电路部分,典型的时序逻辑电路有寄存器、移位寄存器、计数器。结构上由触发器+组合逻辑电路构成;分析方法上,增加状态转换表、状态转换方程、状态转换图、时序图等。

相关知识部分,介绍与数字电路相关的几种电路,有存储器、定时器、模数转换等。

实践部分,相关实验跟随课程进度开展实验即可。理论引导实验,实验促进教学。课程设计在课程结束后进行。

如果授课对象是一年级学生,因相关知识部分涉及二极管、三极管知识、运算放大电路比较器模式等内容;因此相关知识部分对一年级学生的要求是以会使用为目的,重点在其他几部分。这部分知识中二极管工作在导通和截止二种状态,三极管(场效应管)工作在饱和导通和截止二种状态;或者说,二极管(三极管)在数字电路中可以理想化(等效)为一个开关的闭合和断开二种状态。至于运算放大电路比较器模式,规则是同相端输入电压大于反向端输入电压时,比较器输出为高电平“1”,反向端大于同相端时,输出低电平“0”。等到电路分析课程、模拟电子技术课程相关知识学习后,自然融会贯通。

授课目标

掌握电子技术的基本理论、基本知识和基本分析方法,能够分析由多个单元电路组成的电子电路系统的工作原理;

了解电子技术的发展趋势,掌握最新的电子技术知识;

具有采用计算机仿真软件进行分析和设计简单电子电路的能力;

具有独立查阅电子技术资料的能力。


成绩 要求

在线学习章节单元测验成绩占比30%,单元作业及互评占比10%,课堂交流活跃度占比10%期末考试成绩占比50%

按百分制计分,60分至84分为合格,85分至100分为优秀。

课程大纲
基础部分
课时目标:介绍基本逻辑门(与门、或门、非门)逻辑功能,及表达方法(逻辑电路图、逻辑函数表达式、真值表等);介绍逻辑代数(布尔代数)的运算规则;介绍逻辑函数表达式的代数法化简、卡诺图法化简。这部分是课程的基础,是基本模块、基本工具。
1.1数制与码制概述
1.2数制及相互间的转换
1.3二进制数的算术运算与逻辑运算
1.4逻辑门与逻辑代数
1.5习题课 逻辑代数证明及化简
1.6逻辑函数表示方法
1.7逻辑函数表示方法续
1.8逻辑函数的卡诺图化简
1.9习题课 逻辑函数卡诺图化简
章节测验
组合逻辑电路部分
课时目标:组合逻辑电路部分,介绍几种常用的组合逻辑电路,了解他们是如何由基本逻辑门组合构成的。这部分内容不难,但是,需要认真细心。分析电路、设计电路都是依据逻辑函数表达式进行的。电路输出直接取决于输入,电路不存在反馈(电路输出回送电路输入端),也不具有记忆功能。
2.1 组合逻辑电路概述及分析方法
2.2 常用组合逻辑电路——编码器
2.3 常用组合逻辑电路——译码器
2.4常用组合逻辑电路——数据选择器、数值比较器
2.5常用组合逻辑电路——加法器、竞争冒险
章节测验
触发器部分
课时目标:触发器是数字电路中具有记忆功能的基本逻辑单元,本章重点介绍触发器的电路结构和逻辑功能。首先介绍构成触发器的基本单元电路——锁存器;然后从电路结构和逻辑功能两个方面对触发器做分类介绍;最后介绍不同触发器的功能类型转换。
3.1触发器概念及与非门组成的RS触发器
3.2电平触发的触发器
3.3脉冲触发的触发器
3.4边沿触发的触发器
3.5触发器的逻辑功能及相互转换
章节测验
时序逻辑电路部分
课时目标:本章首先概括讲述时序逻辑电路的基本概念,详细介绍分析时序逻辑电路的具体分析方法和步骤,然后介绍寄存器、移位寄存器、计数器等常用集成时序逻辑电路,最后讲述时序逻辑电路的设计方法。
4.1同步时序逻辑电路的分析
4.2异步时序逻辑电路的分析
4.3常用时序逻辑电路——寄存器
4.4常用时序逻辑电路——移位寄存器
4.5常用时序逻辑电路——计数器
4.6任意进制计数器的构成方法
4.7任意进制计数器的构成方法续
4.8同步三位二进制加法计数器的设计
4.9异步五进制加法计数器的设计
章节测验
相关知识
课时目标:介绍与数字电路相关的几种电路,有存储器、定时器、模数转换等。
5.1半导体存储器分类
5.2只读存储器ROM
5.3可擦除可编程的只读存储器
5.4随机存储器RAM
5.5脉冲波形的产生和整形
5.6 555定时器的结构和原理
5.7 555定时器组成施密特触发器
5.8 555定时器组成单稳态触发器
5.9 555定时器组成多谐振荡器
5.10数模转换器
5.11模数转换的基本原理
章节测验
实践部分
课时目标:实践部分,相关实验跟随课程进度,开展实验即可。理论引导实验,实验促进教学。课程设计在课程结束后进行。
实验1 TTL集成逻辑门的逻辑功能与参数测试
实验2 组合逻辑电路的设计--全加器
实验3 组合逻辑电路的设计--保险箱代码锁
实验4 编码器及其应用
实验5 译码器及其应用
实验6 数据选择器及其应
实验7 触发器的验证
实验8 集成触发器应用
实验9 移位寄存器及其应用
实验10 计数器及其应用
实验11 任意进制分频器
实验12 555定时器典型应用
课程设计1 数字电子钟逻辑电路设计
课程设计2 交通灯控制逻辑电路设计
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预备知识

课程内容体系六部分,基础部分、组合逻辑电路部分、触发器部分、时序逻辑电路部分,相关知识部分,以及实践部分。

基础部分、组合逻辑电路部分、触发器部分、时序逻辑电路部分具有高中知识即可。

相关知识部分需要《电路分析》课程的相关知识、《模拟电子技术》课程的相关知识。


参考资料

[1] 阎石数字电子技术基础(第版)北京高等教育出版社2016

[2] 康华光.电子技术基础(第五版).北京:高等教育出版社2006

[3] 王永强,王凡数字电子技术西安:西安电子科技大学出版社2016


常见问题

学习数字电子技术课程需要哪些数学基础?

答:学习数字电子技术的数学基础主要是布尔代数,也即逻辑代数,该理论主要建立在两个逻辑值真(1)、假(0)和三个基本逻辑运算“与”、“或”、“非”的基础上。具备高中的知识即可。

数字电子技术和模拟电子技术的区别?

答:数字电子技术研究数字电路,模拟电子技术研究模拟电路模拟信号是指在时间和数值上都连续变化的信号,传输、处理模拟信号的电路称为模拟电路;数字信号是指在时间或数值上离散的信号。传输、处理模拟信号的电路称为模拟电路,传输、处理数字信号的电路称为数字电路。

在电子技术领域中这两大类电路对应数字电子技术和模拟电子技术,它们的工程性和实践性都很强,统称为“电子技术”。

山东工商学院
8 位授课老师
王永强

王永强

教授

何爱香

何爱香

讲师

裴楠楠

裴楠楠

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