課程名稱：數(shù)字邏輯電路

課程英文譯名： Digital Logic Circuits
課內(nèi)總學時： 66 學分： 4
開課學院：電子信息學院 開課教研室：教學部
課程編號： 課程類別：分院定必修
面向?qū)�業(yè)：電子信息

一、課程的任務(wù)和目的
目前，數(shù)字技術(shù)已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于通信、電子計算機、電視、雷達、自動控制、電子測量儀表等各個科學領(lǐng)域。這不僅是因為脈沖與數(shù)字邏輯電路相對于模擬電路有一系列優(yōu)點（抗干擾能力強，保密性強），而且還能應(yīng)用電子計算機進行信息處理和控制，形成以計算機為中心的自動交換通訊網(wǎng)，促進測量儀表和測量系統(tǒng)的自動化、智能化。因此，《數(shù)字邏輯電路》是電子工程、通信工程及計算機等專業(yè)的主要技術(shù)基礎(chǔ)課。
本課程是一門實踐性、工程性很強的技術(shù)基礎(chǔ)課，要掌握課程內(nèi)容，并能分析、設(shè)計數(shù)字系統(tǒng)，不僅要重視理論知識，而且還要注意實驗技能，這樣才能全面地培養(yǎng)解決脈沖與數(shù)字邏輯電路實際問題的能力，同時也為學習《微機原理及應(yīng)用》、《數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計》、《EDA》等后續(xù)課程奠定扎實基礎(chǔ)。
二、課程內(nèi)容與基本要求
（一）雙極型和單極型晶體管開關(guān)特性
掌握半導體二極管及晶體三極管的大信號分區(qū)等效電路及實際應(yīng)用——二極管限幅器和鉗位器，以及晶體管反相器，理解二極管和三極管的大信號開關(guān)特性及其主要參數(shù)。掌握波形瞬態(tài)分析方法及其主要參數(shù)工程估算的方法。
（二）脈沖波形產(chǎn)生和整形電路
掌握幾種典型脈沖電路的形式，理解電路的基本工作原理，熟悉工作波形分析，理解各種單穩(wěn)觸發(fā)器觸發(fā)方式。了解電路的主要技術(shù)指標及簡單應(yīng)用。
熟悉典型中規(guī)模功能塊（例如555定時器，74LS121集成單穩(wěn)，CC40106施密特觸發(fā)器）形成的脈沖電路。了解鋸齒波形成的基本電路。
（三）數(shù)制與編碼
理解BIN、DEC、BCD及Gray碼的特點，掌握碼制之間的相互轉(zhuǎn)換的方法，熟悉原碼、反碼、補碼的基本概念及表示方法，理解常用的BCD碼的編碼規(guī)律，了解ISO及ASCII碼的編碼規(guī)則。
（四）邏輯代數(shù)
掌握邏輯代數(shù)的基本定理和定律，常用公式及三大規(guī)則（代入、反演、對偶），熟悉邏輯代數(shù)的各種表示方法（真值表、表達式及邏輯圖等），理解各種邏輯門的圖形符號，理解最大項、最小項的基本概念及標準與或式，標準或與式的表示方法。掌握邏輯代數(shù)變換技巧及邏輯代數(shù)化簡方法——代數(shù)法和卡諾圖法，理解約束項的概念，理解正負邏輯體制，理解電平概念。
（五）邏輯門
了解典型TTL集成電路和MOS集成電路的基本工作原理，掌握典型TTL與非門主要外部特性（例如電壓傳輸特性、輸入特性、輸出特性和電源特性等），熟悉一些主要參數(shù)，理解OC門和TS門的圖形符號及邏輯功能，了解其正確應(yīng)用及注意事項，掌握CMOS基本邏輯門的功能和主要外特性，了解ECL及其它MOS門的主要特點。
（六）組合邏輯電路
了解組合邏輯電路的特點，掌握組合邏輯電路的分析方法，掌握組合邏輯電路的設(shè)計方法。熟悉常用中規(guī)模組合功能塊的基本概念，及它們的功能表及表達式（例如：編碼器、變量譯碼器、顯示譯碼器、數(shù)據(jù)選擇器、數(shù)據(jù)分配器、加法器、減法器等運算電路、數(shù)值比較器和奇偶發(fā)生/檢測器等），掌握各種功能塊主要應(yīng)用（例如：擴展、碼組變換、實現(xiàn)組合函數(shù)等）。了解組合邏輯電路競爭和險象的產(chǎn)生原因及消除方法。
（七）觸發(fā)器
了解觸發(fā)器因具有記憶功能而成為存儲數(shù)字信號的最基本的單元電路，掌握幾種常用觸發(fā)器的邏輯功能（例如：RS觸發(fā)器、D觸發(fā)器、JK觸發(fā)器、T觸發(fā)器）及描述邏輯功能的幾種方法：特性表、特性方程、狀態(tài)圖、激勵表及波形圖等；掌握幾種常用觸發(fā)器的工作特性（例如：基本觸發(fā)器、同步觸發(fā)器、主從觸發(fā)器、邊沿觸發(fā)器的翻轉(zhuǎn)特性），了解各種觸發(fā)器之間的互相轉(zhuǎn)換的方法。
（八）時序邏輯電路
了解時序邏輯電路與組合邏輯電路的區(qū)別，了解同步時序電路和異步時序電路的區(qū)別；掌握時序邏輯電路的分析方法、掌握典型的同步時序邏輯電路的設(shè)計方法，了解異步時序邏輯電路的分析和設(shè)計方法。。熟悉常用計數(shù)器、寄存器、移位寄存器等中規(guī)模功能塊74LS290、74LS161、74LS160、74LS194、74LS195等的功能表，掌握應(yīng)用功能塊來設(shè)計N進制計數(shù)器、環(huán)形及扭環(huán)計數(shù)器等。掌握序列信號發(fā)生器和序列信號檢測器的分析和設(shè)計。
（九）半導體存儲器及可編程邏輯器件PLD
了解存儲器ROM、RAM、PROM的基本結(jié)構(gòu)，基本工作模式及容量擴展方法，了解ROM、PLA、PAL及GAL的特性及它們之間區(qū)別，介紹專用集成電路ASIC的基本概念及它的分類（門陣列、標準單元及可編程邏輯器件PLD）。
掌握可編程邏輯器件的基本工作原理，掌握應(yīng)用可編程邏輯器件實現(xiàn)組合邏輯電路和時序邏輯電路的基本方法。了解數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計。
了解硬件描述語言。了解數(shù)字電路中的邊界掃描技術(shù)。了解JTAG標準電路。
（十）數(shù)模（D／A）及模數(shù)（A／D）轉(zhuǎn)換
了解D／A、A／D轉(zhuǎn)換的意義和作用，掌握D／A、A／D轉(zhuǎn)換器的工作原理，熟悉幾種典型A／D、D／A電路形式（倒T形D／A轉(zhuǎn)換器、并行A／D轉(zhuǎn)換器）；理解A／D轉(zhuǎn)換的基本步驟，掌握取樣定理的基本概念。
熟悉D／A、A／D轉(zhuǎn)換主要指標（分辨率、分解度、轉(zhuǎn)換速度等）。
三、實踐環(huán)節(jié)及基本要求
與本課程有關(guān)的實驗，由“數(shù)字邏輯電路實驗”課承擔。
四、與各課程的聯(lián)系
先修課程：
電路分析、信號與線性系統(tǒng)、低頻電子線路等。
后續(xù)課程：
計算機組成原理、微機原理，EDA技術(shù)、數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計等。
五、對學生能力培養(yǎng)的要求
1.通過對組合邏輯電路、時序邏輯電路和脈沖波形的產(chǎn)生電路分析和研究，初步具有看
懂簡單數(shù)字裝置邏輯圖的能力。
2.通過中規(guī)模功能塊的功能表的學習和應(yīng)用，具有查閱集成電路產(chǎn)品手冊的能力。
3.能借助于集成電路手冊，辨析集成器件性能（抗干擾能力、功耗特性、速度和負載能
力）優(yōu)劣。
4.具有設(shè)計簡單數(shù)字邏輯電路的能力。為數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計作基礎(chǔ)。
六、學時分配
總學時：66學時。（總學時：51學時）
（一）雙極型和單極型晶體管開關(guān)特性 4學時（3學時）
（二）脈沖波形變換和脈沖波形產(chǎn)生電路 8學時（4學時）
（三）數(shù)制與編碼 2學時（2學時）
（四）邏輯代數(shù) 6學時（5學時）
（五）邏輯門 6學時（5學時）
（六）組合邏輯電路 12學時（10學時）
（七）觸發(fā)器 6學時（6學時）
（八）時序邏輯電路 12學時（10學時）
（九）大規(guī)模存儲器 6學時（4學時）
（十）數(shù)模與模數(shù)轉(zhuǎn)換 4學時（2學時）
七、教材與參考書
1.數(shù)字電路，龔之春，電子科技大學出版社，1999。
2.數(shù)字電子技術(shù)，[美]Thomas L.Floyd著 余璆改編，電子工業(yè)出版社，2006。
3.Verilog數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計教程，夏宇聞，北京航空航天大學出版社，2003。
4.數(shù)字電路與系統(tǒng)，劉寶琴，清華大學出版社，1993。
5.脈沖與數(shù)字電路，王毓銀，高等教育出版社，1999。
6.數(shù)學邏輯及數(shù)字集成電路，王爾乾等編，清華大學出版社，1994。
7.數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)習題指南，唐竟新，清華大學出版社，1993。
8.數(shù)字系統(tǒng)導論，[美]J.帕爾默，D. 帕爾曼，科學出版社，2002。
9.數(shù)字原理，[美]R.L.托克海姆，科學出版社，2002。
10.數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)簡明教程，余孟嘗，清華大學出版社，1999。
八、說明
1.本課程要求理論課內(nèi)外學時比例1∶1，要求學生獨立完成習題，加深理解基本概念，同時加強實驗和動手能力訓練，有條件可介紹一些有關(guān)的課外資料，使學生能提高綜合分析問題能力。
2.本課程部分內(nèi)容可以采用CAI教學，以提高課堂效率，增加信息量，開闊學生視野。
3.本大綱按66學時制訂，對學時較少的專業(yè)，其內(nèi)容可酌情減少（見學時分配括號內(nèi)的學時安排）。
（執(zhí)筆：任 兵 ） 2006/06/06

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