《數(shù)字電子技術(shù)》教學(xué)大綱

第頁(yè)《數(shù)字電子技術(shù)》教學(xué)大綱課程編號(hào)：13180309英文名稱：DigitalElectronicTechnology學(xué)分：3學(xué)時(shí)：總學(xué)時(shí)56學(xué)時(shí)，其中理論40學(xué)時(shí)，實(shí)踐16學(xué)時(shí)先修課程：電路原理課程類別：專業(yè)基礎(chǔ)必修課程授課對(duì)象：自動(dòng)化專業(yè)學(xué)生教學(xué)單位：機(jī)械與電氣工程學(xué)院修讀學(xué)期：第3學(xué)期一、課程描述和目標(biāo)數(shù)字電子技術(shù)是自動(dòng)化類專業(yè)在數(shù)字電子技術(shù)方面入門性質(zhì)的技術(shù)基礎(chǔ)課，它具有自身的體系，是實(shí)踐性很強(qiáng)的課程。它是自動(dòng)化類專業(yè)必須學(xué)習(xí)和掌握的一門電子技術(shù)基礎(chǔ)課程，對(duì)后續(xù)課程的學(xué)習(xí)、自動(dòng)化領(lǐng)域的項(xiàng)目設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)至關(guān)重要。本課程是為自動(dòng)化類專業(yè)的二年級(jí)學(xué)生開(kāi)設(shè)的專業(yè)必修課。本課程主要學(xué)習(xí)數(shù)字電子技術(shù)方面的基本知識(shí)、組合邏輯電路的分析與設(shè)計(jì)、時(shí)序邏輯電路的分析與設(shè)計(jì)、脈沖波形的變換與產(chǎn)生等內(nèi)容，使學(xué)生掌握常用電子儀器的使用方法和常見(jiàn)電子電路的調(diào)試方法，培養(yǎng)學(xué)生邏輯分析與表述能力、數(shù)字電子技術(shù)中典型電路的分析和設(shè)計(jì)能力，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)電子電路的實(shí)驗(yàn)研究能力，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的綜合能力。本課程擬達(dá)到的課程目標(biāo):課程目標(biāo)1：掌握數(shù)字邏輯的基本理論知識(shí)，包括門電路、編碼器、譯碼器、數(shù)據(jù)選擇器等集成電路，能分析組合邏輯電路。課程目標(biāo)2：掌握觸發(fā)器、寄存器、移位寄存器、計(jì)數(shù)器等集成電路，能分析時(shí)序邏輯電路。課程目標(biāo)3：能分析與設(shè)計(jì)脈沖波形的變換與產(chǎn)生電路以及脈沖波形參數(shù)與電路參數(shù)之間的關(guān)系，能分析A/D、D/A轉(zhuǎn)換電路及主要參數(shù)，能綜合設(shè)計(jì)時(shí)序邏輯電路。課程目標(biāo)4：能認(rèn)識(shí)并判斷實(shí)際邏輯問(wèn)題有多種解決方案，并能選擇合理的方案設(shè)計(jì)邏輯電路。課程目標(biāo)5：能使用仿真軟件對(duì)數(shù)字邏輯電路項(xiàng)目進(jìn)行模擬，并理解其仿真工具的局限性。二、課程目標(biāo)對(duì)畢業(yè)要求的支撐關(guān)系畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)課程目標(biāo)權(quán)重對(duì)應(yīng)關(guān)系1.2理解電路、電子技術(shù)、信號(hào)獲取等工程基礎(chǔ)知識(shí)，能用于解決工程問(wèn)題中的信號(hào)電路問(wèn)題。課程目標(biāo)10.4H課程目標(biāo)20.3課程目標(biāo)30.32.3能認(rèn)識(shí)并判斷實(shí)際工程問(wèn)題有多種解決方案，能分析文獻(xiàn)尋求可替代的解決方案。課程目標(biāo)41H5.3能使用現(xiàn)代技術(shù)和工程工具對(duì)自動(dòng)化工程領(lǐng)域復(fù)雜工程問(wèn)題進(jìn)行預(yù)測(cè)與模擬，并理解其局限性課程目標(biāo)51M（H—高，M—中，L—低）三、教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時(shí)分配序號(hào)教學(xué)內(nèi)容基本要求學(xué)時(shí)教學(xué)方式對(duì)應(yīng)課程目標(biāo)1數(shù)字邏輯概論結(jié)合仿真軟件項(xiàng)目演示等形式，討論數(shù)字電子技術(shù)的學(xué)習(xí)目標(biāo)、學(xué)習(xí)方法、以及課程的教學(xué)形式、計(jì)劃、考核要求；學(xué)習(xí)數(shù)字邏輯的基本概念、二進(jìn)制數(shù)的算術(shù)運(yùn)算、二進(jìn)制代碼、二值邏輯變量與基本邏輯運(yùn)算（掌握三種基本運(yùn)算：與、或、非）、邏輯函數(shù)及表示方法。了解數(shù)字信號(hào)的特點(diǎn)及其應(yīng)用領(lǐng)域；理解為什么要學(xué)數(shù)字電子技術(shù)；掌握學(xué)習(xí)數(shù)字電子技術(shù)的方法。2集中講授12邏輯代數(shù)結(jié)合項(xiàng)目案例討論，了解數(shù)字邏輯電路的設(shè)計(jì)過(guò)程，討論為什么要學(xué)習(xí)邏輯代數(shù)、邏輯代數(shù)運(yùn)算規(guī)則和基本公式、邏輯函數(shù)的化簡(jiǎn)方法（公式法和卡諾圖法）。理解邏輯代數(shù)運(yùn)算規(guī)則和基本公式；掌握邏輯函數(shù)化簡(jiǎn)規(guī)則和卡諾圖的簡(jiǎn)化規(guī)則；能正確運(yùn)用公式法和卡諾圖法對(duì)邏輯函數(shù)進(jìn)行化簡(jiǎn)的方法。4集中講授13邏輯門電路討論CMOS邏輯門電路的電路組成、邏輯功能、工作特點(diǎn)及重要技術(shù)參數(shù)；學(xué)習(xí)CMOS反相器、傳輸門、漏極開(kāi)路門和三態(tài)門的邏輯功能、特點(diǎn)及應(yīng)用；討論MOS門電路與TTL門電路的優(yōu)缺點(diǎn)，各邏輯門電路之間的接口問(wèn)題、抗干擾問(wèn)題。理解MOS門電路與TTL門電路的優(yōu)缺點(diǎn)，CMOS邏輯門電路的重要技術(shù)參數(shù)；掌握反相器、傳輸門、漏極開(kāi)路門和三態(tài)門的邏輯功能、特點(diǎn)及應(yīng)用；能正確分析反相器、傳輸門、漏極開(kāi)路門和三態(tài)門的技術(shù)參數(shù)及邏輯功能。4集中講授14組合邏輯電路討論組合邏輯電路分析與設(shè)計(jì)方法、組合邏輯電路中的競(jìng)爭(zhēng)冒險(xiǎn)現(xiàn)象、若干典型組合邏輯集成電路的應(yīng)用。理解組合邏輯電路的特點(diǎn)、組合邏輯電路中的競(jìng)爭(zhēng)冒險(xiǎn)現(xiàn)象；掌握組合邏輯電路的分析與設(shè)計(jì)的基本方法、集成編碼器、譯碼器、數(shù)據(jù)選擇器和數(shù)據(jù)分配器、加法器的邏輯功能及其使用方法；能正確分析組合邏輯電路，能用門電路和典型邏輯集成電路設(shè)計(jì)組合邏輯電路。利用已學(xué)數(shù)字電路知識(shí)設(shè)計(jì)一個(gè)組合邏輯邏輯電路并仿真調(diào)試完成、上臺(tái)演示并課堂討論。8集中講授、小組討論1，45時(shí)序邏輯電路討論時(shí)序邏輯電路的特點(diǎn)；學(xué)習(xí)RS觸發(fā)器、D觸發(fā)器、JK觸發(fā)器、T觸發(fā)器的工作原理及邏輯功能，同步時(shí)序邏輯電路的分析，同步時(shí)序邏輯電路的設(shè)計(jì)，若干典型的時(shí)序邏輯電路（寄存器、移位寄存器、計(jì)數(shù)器）的功能及應(yīng)用。理解同步觸發(fā)器、邊沿觸發(fā)器的工作原理及特點(diǎn)；理解時(shí)序邏輯電路的結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)；掌握RS觸發(fā)器、D觸發(fā)器、JK觸發(fā)器、T觸發(fā)器的邏輯功能；掌握同步時(shí)序邏輯電路的基本分析和設(shè)計(jì)方法；能用時(shí)序電路各方程組（輸入方程組、輸出方程組、驅(qū)動(dòng)方程組、狀態(tài)方程組）分析設(shè)計(jì)時(shí)序電路，能設(shè)計(jì)任意進(jìn)制計(jì)數(shù)器，能用狀態(tài)轉(zhuǎn)換表、狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖及時(shí)序波形圖來(lái)描述時(shí)序電路的邏輯功能。利用已學(xué)數(shù)字電路知識(shí)設(shè)計(jì)一個(gè)時(shí)序邏輯電路并仿真調(diào)試完成、上臺(tái)演示并課堂討論。14集中講授、小組討論2,36脈沖波形的變換與產(chǎn)生討論單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器、施密特觸發(fā)器和多諧振蕩器的工作原理、波形參數(shù)與電路參數(shù)之間的關(guān)系，討論555定時(shí)器的工作原理及其應(yīng)用。理解單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器、施密特觸發(fā)器、多諧振蕩器的工作原理及主要特征參數(shù)；理解555定時(shí)器的工作原理；掌握由555定時(shí)器組成三種脈沖電路（施密特觸發(fā)器，單穩(wěn)觸發(fā)器和多諧振蕩器）的方法。利用已學(xué)數(shù)字電路知識(shí)設(shè)計(jì)施密特觸發(fā)器，單穩(wěn)觸發(fā)器和多諧振蕩器并仿真調(diào)試完成、上臺(tái)演示并課堂討論。4集中講授、小組討論37數(shù)模與模數(shù)轉(zhuǎn)換器討論常用A/D、D/A的工作原理及應(yīng)用，討論為什么要進(jìn)行A/D、D/A轉(zhuǎn)換。理解常用A/D、D/A的應(yīng)用。2集中講授38綜合項(xiàng)目分析與設(shè)計(jì)與課程總結(jié)掌握綜合項(xiàng)目分析與設(shè)計(jì)2小組討論1,2,3,4,5合計(jì)40序號(hào)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與要求學(xué)時(shí)類型對(duì)應(yīng)課程目標(biāo)1集成邏輯門電路掌握測(cè)試“與非”門電路的電壓傳輸特性和邏輯功能。理解“與非”門組成的其它邏輯門，測(cè)試“或”門、“異或”門的邏輯功能。要求：必修。2驗(yàn)證12數(shù)據(jù)選擇器掌握中規(guī)模集成電路數(shù)據(jù)選擇器的邏輯功能及測(cè)試方法。能用集成數(shù)據(jù)選擇器進(jìn)行邏輯設(shè)計(jì)（測(cè)試74LS151雙選一數(shù)據(jù)選擇器的邏輯功能，用74LS151實(shí)現(xiàn)全加器、三人表決電路。）要求：必修。2驗(yàn)證13集成觸發(fā)器理解觸發(fā)器的邏輯功能（JK觸發(fā)器功能測(cè)試），理解觸發(fā)器的電平觸發(fā)方式和邊沿觸發(fā)方式的特點(diǎn)。掌握觸發(fā)器的功能轉(zhuǎn)換將（JK觸發(fā)器轉(zhuǎn)換為D觸發(fā)器和T觸發(fā)器功能），掌握集成觸發(fā)器的應(yīng)用（采用JK觸發(fā)器設(shè)計(jì)二四分頻電路，同步三分頻電路（選做）和同步時(shí)序脈沖輸出器（選做））。要求：必修。2驗(yàn)證24中規(guī)模集成計(jì)數(shù)器設(shè)計(jì)掌握集成計(jì)數(shù)器的邏輯功能測(cè)試方法及其應(yīng)用，運(yùn)用集成計(jì)數(shù)器構(gòu)成任意進(jìn)制計(jì)數(shù)器，7段譯碼器以及數(shù)碼管的使用。運(yùn)用計(jì)數(shù)器芯片74LS161設(shè)計(jì)任意進(jìn)制的計(jì)數(shù)器，并通過(guò)示波器觀察各波形之間的時(shí)序關(guān)系，同時(shí)通過(guò)七段譯碼器采用數(shù)碼管顯示。要求：必修。3設(shè)計(jì)25集成555定時(shí)器應(yīng)用理解555集成定時(shí)器的電路結(jié)構(gòu)和功能，掌握集成定時(shí)器的典型應(yīng)用（單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器、多諧振蕩器、模擬聲響電路）。要求：必修。3設(shè)計(jì)36電子秒表分析與設(shè)計(jì)掌握數(shù)字電路中基本R-S觸發(fā)器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器、時(shí)鐘發(fā)生器及計(jì)數(shù)、譯碼顯示電路的綜合應(yīng)用，學(xué)會(huì)電子秒表的構(gòu)成和調(diào)試的一般方法。要求：必修。4綜合3合計(jì)16四、課程教學(xué)方法1.總體設(shè)計(jì)采用“基于proteus的數(shù)字電路設(shè)計(jì)與仿真項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)”教學(xué)模式，虛實(shí)結(jié)合，將電子電路項(xiàng)目設(shè)計(jì)貫穿于整個(gè)教學(xué)過(guò)程中，變抽象的電路變?yōu)樾蜗蟮姆抡妫ㄟ^(guò)師生互動(dòng)完成教學(xué)任務(wù)。采用探究式的教學(xué)模式，分析學(xué)生設(shè)計(jì)過(guò)程產(chǎn)生的錯(cuò)誤，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，增強(qiáng)對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解和掌握。課堂教學(xué)方法：講授、討論。實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法：自主練習(xí)、個(gè)別答疑、集中指導(dǎo)。課外學(xué)習(xí)方法：預(yù)習(xí)教材相關(guān)章節(jié)和課程網(wǎng)站上的教學(xué)視頻，個(gè)體項(xiàng)目與團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目相結(jié)合，課外完成項(xiàng)目設(shè)計(jì)。2.課堂教學(xué)課堂講授：在課前預(yù)習(xí)的基礎(chǔ)上，按知識(shí)模塊，通過(guò)案例以演示和歸納主要知識(shí)點(diǎn)的應(yīng)用，通過(guò)問(wèn)題引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)和討論，不斷強(qiáng)化學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解。在講授、討論中，通過(guò)“虛實(shí)結(jié)合、項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)”的課堂教學(xué)模式，引導(dǎo)學(xué)生掌握數(shù)字電路分析、設(shè)計(jì)和調(diào)試的基本方法，使學(xué)生體驗(yàn)項(xiàng)目設(shè)計(jì)的過(guò)程，獲得項(xiàng)目設(shè)計(jì)的成就感。課內(nèi)討論：圍繞預(yù)習(xí)內(nèi)容、講授案例、作業(yè)問(wèn)題、階段作品，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行優(yōu)化、完善和補(bǔ)充。3.實(shí)驗(yàn)教學(xué)在課外學(xué)習(xí)和作業(yè)實(shí)施的基礎(chǔ)上，通過(guò)集中實(shí)驗(yàn)，理解有關(guān)知識(shí)點(diǎn)，掌握數(shù)字電路的常用分析和設(shè)計(jì)方法。4.課外學(xué)習(xí)課前預(yù)習(xí)：要求學(xué)生在課前按預(yù)習(xí)計(jì)劃完成自主學(xué)習(xí)內(nèi)容，即自學(xué)教材相關(guān)章節(jié)，觀看課程網(wǎng)站上教學(xué)視頻。課后作業(yè)：要求學(xué)生按時(shí)完成課后作業(yè)。項(xiàng)目設(shè)計(jì)：要求學(xué)生按階段完成5個(gè)項(xiàng)目設(shè)計(jì)，沒(méi)有經(jīng)過(guò)課堂討論的項(xiàng)目，需要集中進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)收，要求每個(gè)人進(jìn)行系統(tǒng)演示和口頭匯報(bào)。五、學(xué)業(yè)評(píng)價(jià)和課程考核1．考核方式考試（√）考查（）2．成績(jī)記載百分制（√）五級(jí)分制（）3.考核原則強(qiáng)化實(shí)踐——強(qiáng)化課內(nèi)外實(shí)驗(yàn)突出平時(shí)——注重平時(shí)作業(yè)提前關(guān)聯(lián)——提前與專業(yè)學(xué)習(xí)關(guān)聯(lián)，提高學(xué)習(xí)的興趣注重能力——重點(diǎn)考察數(shù)字電路分析與設(shè)計(jì)的能力4.成績(jī)總評(píng)考核評(píng)價(jià)構(gòu)成：平時(shí)成績(jī)30%，實(shí)驗(yàn)成績(jī)20%，期末閉卷考試50%。5.考核方案（1）平時(shí)成績(jī)考核方案平時(shí)成績(jī)30%包括課堂表現(xiàn)（課內(nèi)提問(wèn)、討論、紀(jì)律）10%，平時(shí)作業(yè)10%，項(xiàng)目設(shè)計(jì)10%。主要考察點(diǎn)按表5-1。表5-1平時(shí)成績(jī)的考核方案序號(hào)考察點(diǎn)占比%得分對(duì)應(yīng)課程目標(biāo)1課內(nèi)提問(wèn)、討論和課堂紀(jì)律33課程目標(biāo)1,2,32平時(shí)作業(yè)33課程目標(biāo)1,2,33項(xiàng)目設(shè)計(jì)34課程目標(biāo)51）課堂表現(xiàn)課堂表現(xiàn)包占10%，包括課內(nèi)提問(wèn)、討論和課堂紀(jì)律。每次按A、B、C、D四等予以記載，總評(píng)時(shí)最終折算成A（10分）、B（8分）、C（7分）、D（6分）。不遵守課堂紀(jì)律，一次扣1分；扣完為止。2）平時(shí)作業(yè)平時(shí)作業(yè)占10%，每次按A、B、C、D四等予以記載,缺交一次扣1分，總評(píng)時(shí)最終折算成A（10分）、B（8分）、C（7分）、D（6分）。3）項(xiàng)目設(shè)計(jì)項(xiàng)目設(shè)計(jì)占10%，總共5個(gè)項(xiàng)目，項(xiàng)目類型及內(nèi)容安排如表5-2所示。按項(xiàng)目要求完成電路的仿真設(shè)計(jì)與調(diào)試，并能正確演示。根據(jù)完成情況和回答問(wèn)題情況每次按A、B、C、D四等予以記載，然后根據(jù)占比，按該項(xiàng)總得分×占比的方式計(jì)算得到各指標(biāo)點(diǎn)的得分。

表5-2項(xiàng)目設(shè)計(jì)的考核方案序號(hào)項(xiàng)目類型項(xiàng)目個(gè)數(shù)占比%得分對(duì)應(yīng)課程目標(biāo)1設(shè)計(jì)組合邏輯電路3個(gè)40課程目標(biāo)52設(shè)計(jì)時(shí)序邏輯集成電路1個(gè)20課程目標(biāo)53設(shè)計(jì)綜合性項(xiàng)目1個(gè)40課程目標(biāo)5（2）實(shí)驗(yàn)成績(jī)考核方案實(shí)驗(yàn)成績(jī)占20%，共6個(gè)實(shí)驗(yàn)?？傇u(píng)時(shí)，根據(jù)總體表現(xiàn)給定優(yōu)秀、良好、中等、及格、不及格，期末總評(píng)時(shí)最終折算成優(yōu)秀（95分）、良好（85分）、中等（75分）、及格（65分），不及格（50分），并根據(jù)按該項(xiàng)總得分×占比20%的方式計(jì)算得到實(shí)驗(yàn)成績(jī)。表5-3實(shí)驗(yàn)的考核方案序號(hào)考察點(diǎn)占比%得分對(duì)應(yīng)課程目標(biāo)1課堂紀(jì)律表現(xiàn)10課程目標(biāo)1課程目標(biāo)2課程目標(biāo)32操作能力，實(shí)驗(yàn)功能實(shí)現(xiàn)情況403實(shí)驗(yàn)報(bào)告50（5）期末閉卷考試考核方案期末閉卷考試占50%，其考核方案參見(jiàn)表5-4。期末成績(jī)占50%，采用閉卷形式，題型為分析題、設(shè)計(jì)題，主要考察數(shù)字電路的分析、設(shè)計(jì)能力。期末考試卷面成績(jī)不能低于50分，低于50分者，其課程總評(píng)成績(jī)?yōu)椴患案瘛１?-4期末閉卷考試的考核方案序號(hào)考察點(diǎn)占比%總分得分對(duì)應(yīng)課程目標(biāo)1能用代數(shù)法或卡諾圖法簡(jiǎn)化邏輯函數(shù)。530課程目標(biāo)1能正確分析反相器、傳輸門、漏極開(kāi)路門和三態(tài)門的技術(shù)參數(shù)及邏輯功能。5能分析組合邏輯電路，并分析是否存在競(jìng)爭(zhēng)冒險(xiǎn)。10掌握常用組合邏輯器件譯碼器、數(shù)據(jù)選擇器的應(yīng)用。102能用多種方案設(shè)計(jì)組合邏輯電路。1515課程目標(biāo)43能分析由觸發(fā)器和組合門電路組成的同步時(shí)序邏輯電路。1528課程目標(biāo)2能分析移位寄存器電路。5能用集成計(jì)數(shù)器74HC161，74HC192等設(shè)計(jì)任意進(jìn)制計(jì)數(shù)器。84能分析由555組成的施密特觸發(fā)器，單穩(wěn)觸發(fā)器和多諧振蕩器。827課程目標(biāo)3能分析A/D、D/A轉(zhuǎn)換原理。4能綜合運(yùn)用組合門電路、觸發(fā)器和555定時(shí)器設(shè)計(jì)同步時(shí)序邏輯電路，包括任意進(jìn)制計(jì)數(shù)器和序列檢測(cè)器等。15六、教學(xué)反饋教學(xué)過(guò)程中包含10次以上紙質(zhì)作業(yè)和5次以上PROTUES項(xiàng)目仿真，所有作業(yè)及仿真要求每個(gè)同學(xué)都完成，并上交批改，作