现代数字电子技术基础_杭州电子科技大学

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SPOC学校专有课程

现代数字电子技术基础

第1次开课

开课时间： 2019年10月14日 ~ 2020年01月21日

学时安排：待定

当前开课已结束已有 500 人参加

立即自学

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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，采用潘松、陈龙主编的《数字电子技术基础》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。

授课目标

1、通过学习，学生能运用逻辑代数的基本定理和公式、组合电路及时序电路的分析方法、门电路的相关知识，解决数字系统领域中所涉及的复杂工程问题的分析和计算。

2、通过学习，学生能运用编码器、译码器、数据选择器、加法和减法等运算电路、数值比较器和奇偶发生/检测器、D触发器、JK触发器、T触发器及FPGA等常用器件，设计实现复杂数字系统的指定功能。

3、通过学习，学生能利用组合及时序模块电路、现场可编程逻辑器件在程序设计、计数器/定时器、A/D和D/A转换等器件进行分析、仿真模拟控制技术与仪器领域中所涉及的复杂工程问题，能够针对复杂工程问题进行设计方案讨论制定、实施并能够对仿真结果进行分析。

4、通过存储模块、A/D和D/A转换模块、显示模块、电机模块等的设计作业，分组组织学生开展自主学习、小组设计，并在此基础上开展独立设计，并将设计结果在课堂上讨论、辩论、批判，引导学生针对复杂工程问题开展控制系统设计的需求分析，在设计中树立综合考虑系统性能以及经济性、安全性、人机交互性等多种制约因素的设计意识。

课程大纲

第1讲数制和码制

1.0 课程导论

1.1 模拟信号与数字信号

1.2 数字系统中的数制

1.3 不同数制间的转换

1.4 数字系统中数的表示方法和格式

第1讲单元测验

第2讲逻辑门功能及其电路特性

2.1 基本逻辑门

2.2 复合逻辑门

2.3 其它辅助门电路

2.4 集成电路逻辑门

第2讲单元测验

第2讲单元作业

第3讲逻辑函数运算规则及化简

3.1 逻辑代数的运算规则

3.2逻辑函数表述方法

3.3 逻辑函数的标准形式

3.4 逻辑代数化简法

3.5 卡诺图化简法

第3讲单元测验

第3讲单元作业

第4讲组合逻辑电路

4.7 比较器

4.8广义译码器

4.9 可编程逻辑器件的机构与原理

4.10组合电路的竞争与冒险

4.1 组合逻辑电路手工分析

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

第4讲单元作业

第4讲单元测验

第5讲组合电路自动化设计

5.1 Quartus Ⅱ软件入门操作

5.2 电路的引脚锁定及下载

5.3 一位全加器的实现

5.4 八位二进制串行进位全加器的实现

第5讲单元测验

第6讲触发器

6.1 触发器概述

6.2 RS触发器

6.3 D触发器

6.4 JK触发器

6.5 触发器间的转换

6.6 PLD的结构简介

第6讲单元测验

第7讲时序逻辑电路

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 寄存器

7.5计数器及其手工设计技术

7.6专用集成计数器应用

第7讲单元测验

第7讲单元作业

第8讲时序电路自动化设计

8.1计数器的通用模型

8.2有限状态机及基于LPM的宏模块

8.3 verilog语言使用介绍

8.4基于LPM的计数器设计

8.5基于LPM的锁相环设计

8.6 mif文件配置

8.7基于LPM_ROM的4位乘法器设计

8.8 嵌入式逻辑分析仪使用介绍

第8讲单元测验

第9讲存储器及应用

9.1存储器概述

9.2随机存储器

9.3只读存储器

第9讲单元测验

第10讲数模与模数转换

10.1 DA转换器（一）

10.2 DA转换器（二）

10.3 AD转换器（一）

10.4 AD转换器（二）

第10讲单元测验

第11讲实用数字系统综合设计实践

11.1 6位十进制数字频率计设计

11.2 简易电子琴模型设计

11.3 乐曲自动演奏电路设计

11.4 直流电机测控电路设计

11.5 DDS信号发生器设计

11.6 数字移相信号发生器设计

11.7 简易数字电压表设计

11.8 简易数字存储示波器设计

11.9 移相相加型8位硬件乘法器设计

11.10 基于状态机的实用数字系统设计

第12讲学生课程学习成果展示(大作业)

12.8 单人贪吃蛇

12.10 生态鱼缸

12.9 双人贪吃蛇

12.1 智能植物管家

12.3 悬崖勒马车

12.4 小蜜蜂游戏

12.6 激光笔识别投影

12.7 人车交互系统

12.2 DDS信号发生器

12.5 远程机械臂控制

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预备知识

高等数学、大学物理、C++语言

参考资料

1. 康华光编著，电子技术基础——数字部分（第六版），高等教育出版社，2014。

2. 阎石编著，数字电子技术基础（第六版），高等教育出版社，2016。

3．刘红玲、邵晓根编著，现代数字电子技术基础，清华大学出版社，2011。

4． 潘松、黄继业、潘明编著，EDA技术实用教程——Verilog HDL版（第5版），科学出版社，2013。

5. 陈龙等编著，现代数字电子技术基础实践（第一版），机械工业出版社，2017。

常见问题

问：我是否需要完成所有的作业？

答：不需要。如果你想要获得课程证书，你需要按照授课老师制定的课程大纲和评分标准完成相关作业；如果你不需要证书，仅是为了扩充知识，你可以根据自己的时间与需求自由安排学习进程。

问：如果我没有修完课程或者课程成绩不合格，会对后续学习造成影响吗？

答：本门课程的学习情况不会影响到其他课程的学习。在学习过程中，你可以随时退出课程，不需要担心有负面影响。

问：我可以在哪里看到我的最终成绩和证书？

答：你可以在“我的课程”的“已完成”列表中查看到已结束课程的信息。一般在课程结束后一段时间内，你将查询到自己的最终成绩及证书信息。

问：我的证书可以验证吗？

答：目前平台支持认证证书的验证，验证地址：https//www.icouse163.org/verify。

问：忘记登录密码怎么办？

答：请提供昵称，发送邮件。

问：感觉测验答案有错误，怎么办？

答：你可以选择在测试作业讨论区反映这一问题，如果问题较为普遍，相关的老师与助教会给予反馈处理。

问：如果错过了测验截止时间怎么办？

答：很抱歉，一旦错过测验截止时间，你将无法获得相关成绩。你可以作为自我学习进行测验，但提交的结果将无法获得分数。

问：测验可以反复提交吗？

答：课程测验允许多次提交，具体次数参见规定。你可以在测验界面查看到可提交次数。答案提交后系统将自动判分，取多次结果中的最高分作为该测验的最后得分。超出规定次数后，你将无法提交答案。

问：如果错过了作业截止时间怎么办？

答：很抱歉，一旦错过截止时间，你将无法获得相关成绩。你可以作为自我学习完成作业，但提交的结果将无法获得分数。

问：作业可以反复提交吗？

答：可以，在提交截止时间前，可反复提交作业，以最后一次提交的答案为评分对象。

问：为什么有同伴互评？

答：与测验不同，全部或部分课程作业将通过同伴互评产生成绩。同伴互评需要你去评价同课程同学的作业（你的作业也会被他人评价）。这一过程能保证你在课程人数较多的情况下仍能得到及时的个人化的评价反馈，同时使你有机会同时担任学生和老师两种角色，实现更有效的学习。

问：如何进行同伴互评？

答：同伴互评包括以下三个阶段：

1. 提交：你需要准备并提交等待评价的作业。在提交截止时间前，你可以多次提交作业。如果未能在截止时间前提交，你将因为作业未被评分而失去这部分的分数。提交后请确认是否提交成功，而不是仅仅保存了作业。

2. 互评：互评只有在提交截止时间过后才可以开始。因此，即使你提前上交了作业，也必须等待提交截止才能进行同伴互评。在这一阶段，你需要评价一定数量来自同伴的作业（通常3-5份）。任课老师会制定相关的评分细则，你需要依据评分细则与自己的判断给出相应的分数。你还可在评分之外写下你的反馈意见，以帮助同伴更好地了解作业情况。所有的互评都将匿名进行。
注意：有时互评阶段还将包括评价训练及自我评价这两个过程。

①.评价训练：你将在正式评价前接受评价训练。此时你会得到几份已由教员评分的作业，你可以通过比较自己与教员的评分差异来调整自己的评价方式。
②.自我评价：在完成同伴作业的评价后，你还需要依照评分细则为自己作业打分。

3. 成绩：在互评截止日期后，你将看到同伴给你的评分以及反馈信息

问：同伴互评的成绩是如何得出的？

答：为了避免过高或过低的极端情况，系统将会在同伴所评定的分数中取中位数或者平均数，作为该份作业的最终得分。

问：如果对成绩不满意，我可以申请重新打分吗？

答：如果你对成绩不满意，很抱歉你不会得到重新打分的机会。不过，你可以将自己的问题与疑惑分享在课程讨论区。相关的老师与助教看到你的发言并认为你的意见合理，会递交课程组，可能会为你重新打分，这最终将由课程组讨论决定。

问：如果错过了考试截止时间怎么办？

答：一旦错过考试截止时间，你将无法获得相关成绩。你可以继续参加客观题部分的考试作为自我检测，但提交的结果将无法获得分数。

问：考试可以反复提交么？

答：考试只能提交一次，请谨慎作答！

问：考试中途有事离场/断网，可以暂停考试么？

答：不可以暂停或保存，考试模拟线下真实考试的环境，对特殊情况不做特别处理。请尽量确保在网络环境稳定的情况下完整完成考试。

问：无法提交考试怎么办？

答：请反馈相关的错误报告以方便课程组解决，报告请包括以下要点：
1. 课程名称；
2. 哪一场考试（如期中，期末）；
3. 页面显示的错误信息；
4. 你的登录用户名；
课程组可能不会回复，但是将及时阅读你的报告并尽快解决。
提交报告，请发送邮件(948525095@qq.com）。