spContent=数字电子技术神奇而美妙、无所不能且无处不在,大到北斗导航系统、FAST射电望远镜、蛟龙号,小到各类移动终端等。课程使学习者在现代数字电子技术的基础理论、实践能力和创新精神三方面同步收获,亦可作为电子类相关工程技术人员的学习课程。让我们共同携手,开启学习之旅, 共创未来!
数字电子技术神奇而美妙、无所不能且无处不在,大到北斗导航系统、FAST射电望远镜、蛟龙号,小到各类移动终端等。课程使学习者在现代数字电子技术的基础理论、实践能力和创新精神三方面同步收获,亦可作为电子类相关工程技术人员的学习课程。让我们共同携手,开启学习之旅, 共创未来!
—— 课程团队
课程概述
目前,数字电路技术已经广泛地应用于通信、计算机、电视、雷达、自控、电子测量仪表等各个科学领域。所以,《现代数字电子技术基础》课程已经成为电子工程、通信工程、自动化、机械、计算机等专业的重要技术基础课程。
本课程总授课48学时,采用由科学出版社2019年12月出版,陈龙、盛庆华、黄继业、潘松主编的《数字电子技术基础》(第三版)作为主讲教材。
课堂主要讲述课程大纲重点内容。包括逻辑代数和逻辑函数、门电路、组合电路、时序电路、半导体存储器以及数/模和模/数转换电路,并适当介绍新发展,如EDA、数字系统、可测性设计、高速脉冲等内容。本课程内容采用多媒体教学、讨论式教学、翻转课堂方式教学,以提高效率,增加信息量,开阔视野。
本课程又是一门实践性、工程性很强的技术基础课,要掌握课程内容,并能分析、设计数字系统,不仅要重视理论知识,而且还要注意实验技能,这样才能为学习后续课程奠定扎实基础,同时可以全面地提高解决实际问题的能力。因此配合实验,学时数为32学时,实验内容与理论课相联系。通过实验使学生把课堂上学到的理论知识应用到实际之中,也可进一步巩固理论知识,从而提高学生的工程能力。
成绩 要求
本课程的学习环节包含:观看讲课视频、完成单元作业、完成单元测验、参与课程讨论、参加期末考试,同学应完成所有课程内容的学习。
课程学习成绩由四个部分构成:
(1)单元作业占课程成绩的35%;
(2)单元测验占课程成绩的10%;
(3)参与课堂提出的讨论占课程成绩的10%;
(4)参加课程的期中期末考试,成绩占45%;
完成课程学习并考核合格(>=60分)的可申请合格证书,成绩优秀(>=85分)的可申请优秀证书。
课程大纲
数制和编码
课时目标:能够判断模拟信号与数字信号;能够正确表达十进制数、二进制数、八进制数、十六进制数,能够正确表达原码、反码、补码,并用补码进行运算;能够熟练将十进制数与非十进制数进行转换,能够正确用BCD码表示十进制数,会将各种编码与二进制码的转换。
1.1 模拟信号与数字信号
1.2 数字系统中的数制、码制
1.3 不同数制间的转换
1.4 数制系统中数的表示方法与格式
逻辑代数基础
课时目标:根据逻辑代数的公式和定理,能够将逻辑函数用逻辑标准形式、电路图、真值表、卡诺图等方式表示出来,能够运用代数法、卡诺图法进行化简。
2.1 逻辑代数的运算规则
2.2 逻辑函数表述方法
2.3 逻辑函数的标准形式
2.4 逻辑代数化简法、卡诺图化简法
逻辑门电路
课时目标:能够根据CMOS集成逻辑门和传输门的特点,分析含传输门的CMOS电路输入输出间的逻辑关系并说明电路功能。针对CMOS器件实现的各类电路,引导学生培养对比分析和归纳能力,应用电路分析能力。
3.1 概述
3.2 分立元件逻辑门
3.3 CMOS集成逻辑门
3.4 TTL集成逻辑门
3.5 集成逻辑门相关概念
组合逻辑电路的分析与设计
课时目标:能够熟练运用组合逻辑电路的分析方法,对门电路及常用集成电路的功能进行分析;能够运用组合逻辑电路的设计方法,对指定逻辑功能的电路进行设计;能够结合器件手册等资料,查找组合逻辑器件的功能,能够根据工程要求,分析和设计具有一定功能的组合逻辑应用电路;能够运用可编程逻辑器件完成电路分析和设计。
4.1 组合逻辑电路分析
4.2 组合逻辑电路手工设计方法;
4.3 编码器
4.4 译码器
4.5 数据选择器与数据分配器
4.6 加法器
4.7 数值比较器
4.8 广义译码器
4.9 可编程逻辑器件的结构与原理
4.10 组合电路的竞争与冒险
触发器及含触发器的PLD
课时目标:能够根据触发器的功能及特性,进行不同触发器之间的转换;并根据触发器的原理及波形条件,绘制触发器电路的输出波形。
5.1 概述
5.2 基本RS触发器
5.3 钟控触发器
5.4 主从触发器
5.5 边沿触发器
5.6 触发器间的转换
5.7 含触发器的PLD的结构与原理
组合电路时序分析与自动化设计
课时目标:能够运用Quartrs Prime软件的原理图输入法和HDL语句进行电路的设计、仿真及下载。
6.1 传统数字技术存在的问题
6.2 数字系统自动设计流程
6.3 原理图输入法逻辑电路的设计
6.4 硬件测试
6.5 用HDL表述广义译码器
6.6 数字方法去抖动和延时电路设计
时序逻辑电路的分析与设计
课时目标:能够看懂芯片数据手册;能够运用时序电路的分析和设计方法,对时序逻辑电路进行功能分析,根据工程要求进行设计;能够通过查阅手册资料等,会运用专用集成计数器、寄存器进行电路分析和设计;能够通过计数器通用模型的扩展能够设计有限状态机;引导学生培养专业文献阅读分析能力,应用电路分析与设计能力。
7.1 时序逻辑电路的特点与功能
7.2 时序电路的手工分析方法
7.3 时序电路的手工设计方法
7.4 计数器
7.5 寄存器和移位寄存器
时序电路的自动化设计与分析
课时目标:能够基于计数器通用设计任意进制计数器、异步加载和同步置数、模可控计数器等;能够设计指定功能的有限状态机,培养学生数字电路的逻辑抽象建模能力和和应用电路分析与设计能力。
8.1 用74系列宏模块设计数字电路
8.2 计数器通用设计模型
8.3 从计数器的一般模型到状态机
8.4 基于一般模型结构的计数器设计
8.5 基于IP核的计数器设计
8.6 有限状态机的设计与应用
半导体存储器及其应用
课时目标:能够看懂芯片数据手册;能够根据存储器的分类和结果特点,区分随机存储器、只读存储器;根据扩展的原理和方法对存储器进行字扩展、位扩展;能够利用自动化软件实现用存储器进行电路设计;引导学生培养应用电路分析与设计能力。
9.1 存储器概述
9.2 只读存储器
9.3 随机存取储存器
9.4 存储器应用电路设计
D/A和A/D转换器及其应用
课时目标:能够看懂芯片数据手册;能够运用权电阻网络和倒T型电阻网络的分析方法,计算D/A转换器的输出电压;能够根据采样、保持、量化、编码的原理,进行D/A转换的参数分析计算;能够实现模/数转换器、模/数转换器应用电路的分析设计;引导学生培养专业文献阅读分析能力,应用电路分析与设计能力。
10.1 概述
10.2 D/A转换器只读存储器
10.3 A/D转换器
10.4 简易正弦信号发生器设计
10.5 A/D采样控制电路设计
脉冲电路及其分析
课时目标:能够看懂芯片数据手册;能够理解时钟信号的产生、变换、整形,能够利用RC充放电三要素法计算定时器的相关参数。引导学生培养专业文献阅读分析能力,应用电路分析与设计能力。
11.1 多谐振荡器
11.2 单稳态触发器
11.3 施密特触发器
11.4 555定时器
实用数字系统综合设计实践
课时目标:对典型实用的数字系统的设计思路和设计方法进行分析,引导学生探寻数字系统设计及创新的途径。
12.1 6位十进制数字频率计设计
12.2 简易电子琴模型设计
12.3 乐曲自动演奏电路设计
12.4 直流电机测控电路设计
12.5 DDS信号发生器设计
12.6 数字移相信号发生器设计
12.7 简易数字存储示波器设计
12.8 基于状态机的实用数字系统设计
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