SPOC学校专有课程
数字电路与系统(唐洪 2021春季学期)
第1次开课
开课时间: 2021年02月24日 ~ 2021年07月16日
学时安排: 3-5小时每周
当前开课已结束 已有 567 人参加
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spContent=当今世界千变万化、五光十色,离不开数字技术。大到国家的各个行业领域,小到个人生活的方方面面,数字技术与我们息息相关。同学们,大连理工大学《数字电路与系统》课程组将引领你们走进数字技术的大门!
当今世界千变万化、五光十色,离不开数字技术。大到国家的各个行业领域,小到个人生活的方方面面,数字技术与我们息息相关。同学们,大连理工大学《数字电路与系统》课程组将引领你们走进数字技术的大门!
—— 课程团队
课程概述

本课程是工科电气信息大类专业的专业基础课,是工科电气信息大类学生学习和掌握电子与信息工程、通信工程、自动控制、生物医学工程、集成电路设计、电气工程、计算机工程等方面专业知识的入门课程。本课程的主要任务是引导学生从应用角度出发,学习数字电路的常用集成器件原理、符号、功能,以及由常用器件组成的组合电路、时序电路的分析和设计方法,进而分析和设计以中规模集成电路为主组成的数字系统。同时也涉及了可编程器件的硬件描述语言——VHDL,并用VHDL设计各种数字电路和系统,建立数字系统的整体概念,使学生具有用硬件和软件设计中、大规模数字系统的能力,全面提高学生数字电路方面的综合素质。

授课目标

1.学习数字电路基础知识和基本理论知识,掌握常用集成器件原理、符号、功能,以及由常用器件组成的组合电路、时序电路等基本知识;

2.掌握组合电路、时序电路的分析和设计方法,进而分析和设计以中规模集成电路为主组成的数字系统,具有设计组合电路和时序电路的能力;

3.掌握脉冲电路、模数数模转换电路以、存储器及可编程逻辑器件的原理及常用电路的设计;

4.掌握基本的数字系统的设计方法;

5.掌握超高速集成电路硬件描述语言VHDL,并用VHDL设计各种数字电路和系统

6.培养学生的工程实践学习能力,使学生掌握典型数字电路的实验方法,获得实验技能的基本训练,具有运用标准、规范、手册、图册和查阅有关技术资料的能力


成绩 要求

仅针对大连理工大学校外同学

(1)完成全部的课程学习;

(2)成绩合格者可以获得认证证书。


课程大纲
数字逻辑基础
课时目标:能判断模拟信号、数字信号;能区分模拟系统、数字系统,能建立两者之间的连接关系;能判断数字系统的组成部分,建立数字系统的概念;能进行数制转换;能用二进制数的原码、反码、补码表示正负数。
1.1数字电路的背景
1.2数制转换
逻辑门电路
课时目标:能识别基本逻辑门、组合逻辑门的国际通用符号,共12种;能进行基本逻辑运算;能用真值表、波形图、逻辑表达式表示逻辑关系;能使用电源、万用表、示波器、信号源等工具;能判断二极管的开关特性;能判断三极管的开关特性。
2.1 逻辑门介绍
2.2 TTL集成门电路
2.3 TTL集成门电路的电气特性
2.4 COMS门电路
2.5 TTL、CMOS常用芯片介绍
逻辑代数基础
课时目标:能运算逻辑函数的反函数、对偶函数;能分析多个逻辑变量之间的关系;能用公式法化简逻辑函数;能用卡诺图化简逻辑函数。
3.1 逻辑代数运算法则
3.2 逻辑函数的标准形式
3.3 逻辑函数的公式法化简
3.4 逻辑函数的卡诺图化简
组合逻辑电路
课时目标:掌握组合逻辑电路的基本概念;掌握组合逻辑电路的常用分析方法;掌握组合逻辑电路的常规设计方法掌握常用译码器、多路选择器电路及集成IC;掌握加法器、比较器、竞争与冒险;掌握理解组合逻辑电路的竞争冒险以及消除方法。
4.1 组合逻辑电路分析
4.2 组合逻辑电路设计
4.3 译码器、数据选择器
4.4 数字比较器、加法器电路
4.5 组合逻辑电路的竞争与冒险,应用实例
触发器
课时目标:能判断触发器的类型;能写出触发器的输入输出关系(特征方程);能分析时钟触发器的“空翻”现象及主从触发器的“一次变化”问题。能区分不同触发器的符号及触发方式;能实现不同触发器的互相转换电路,能用触发器设计数字系统的控制器。
5.1 电平触发器
5.2 脉冲触发器
5.3 边沿触发器
5.4 触发器的典型应用
时序逻辑电路
课时目标:能分析时序逻辑电路;能设计时序逻辑电路;能分析集成计数器7416系列;能分析集成计数器74290;能分析集成寄存器74194;能设计序列信号发生器。
6.1 时序逻辑电路的概念及分析方法
6.2 同步时序逻辑电路的设计方法
6.3 计数器74161
6.4 计数器74160、74163
6.5 应用实例
6.6 计数器74290
6.7 寄存器
6.8 序列信号发生器
6.9 应用实例
脉冲波形的产生与变换
课时目标:能分析555定时器;能设计施密特触发器;能设计单稳态触发器;能设计多谐振荡器;能分析以上脉冲电路。
7.1 555定时器
7.2 施密特触发器
7.3 单稳态触发器
7.4 应用实例
7.5 多谐振荡器
7.6 应用实例
数字系统设计基础
课时目标:能理解数字系统的组成部分;能使用算法状态机分析数字系统的状态;能设计以中规模以上集成元件为基础的数字系统。
8.1 数字系统概述
8.2 算法状态机
8.3 以算法状态机设计数字系统
8.4 数字系统的实现(尤其是数字系统的控制器)
数模与模数转换
课时目标:能分析权电阻、梯形、倒梯形、电流激励型等四种数模转换电路;能计算数模转换的技术指标;能分析并行比较、并/串、逐次逼近、双积分等四种模数转换电路;能计算模数转换的技术指标。
9.1 数模转换电路(权电阻、R-2R梯形电路)
9.2 数模转换电路(R-2R倒梯形、电流激励型电路)、主要技术指标
9.3 模数转换电路(并行比较、并/串电路)
9.4 模数转换电路(逐次逼近、双积分电路)
9.5 应用实例
半导体存储器件及可编程逻辑器件
课时目标:能区分各种半导体器件;能识别半导体存储器件的地址范围;能扩展RAM存储器;能实现ROM的逻辑函数;能基于可编程逻辑器件设计特定逻辑函数。
10.1 半导体存储器的概述
10.2 RAM扩展与地址
10.3 ROM的结构与原理
10.4 可编程逻辑器件举例
硬件描述语言Verilog HDL
课时目标:掌握VHDL语言的基本语法;能用VHDL设计中规模集成逻辑器件。
11.1 VHDL语言的基本知识
11.2 VHDL语言的基本元素
11.3 VHDL语言的基本语句
11.4 VHDL语言的设计实例
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预备知识

先修课程:《工科数学》(含微积分),《计算机基础》,《电路理论》,《模拟电子线路》

参考资料

1.  使用教材

《数字电路与系统(第三版)》,戚金清、王兢、唐洪等,电子工业出版社,2016.

《数字电路与系统(第二版)》,王兢、戚金清、唐洪等,电子工业出版社,2011.

《数字电路与系统(第一版)》,王兢、王洪玉等,电子工业出版社,2008.

《数字电路与系统》,王兢、王洪玉等,电子工业出版社,20007.

2.  主要参考书

(1) 康华光编,《电子技术基础——数字部分》高等教育出版社,2008

(2) 刘宝琴编,《逻辑设计与数字系统》清华大学出版社,2005年;

(3) 阎石,《数字电子设计基础》高等教育出版社,2008

(4) 邓元庆、贾鹏编,《数字电路与系统设计》西安电子科技大学出版社,2004


源课程

该SPOC课程部分内容来自以上源课程,在源基础上老师进一步增加了新的课程内容

大连理工大学
8 位授课老师
唐洪

唐洪

教授

王开宇

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教授

龚晓峰

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