《數(shù)字邏輯》教學大綱

第20頁共20頁《數(shù)字邏輯》教學大綱《數(shù)字邏輯》教學大綱DigitalLogic適用范圍：2023本科人才培養(yǎng)方案課程編號：112131924學分：3學時：48開課學期：第二學期先修課程：《計算機科學導論》、《C語言程序設計》適用專業(yè)：計算機科學與技術建議教材：楊志忠主編，《數(shù)字電子技術根底》，高等教育出版社，2023。開課單位：計算機學院一、課程的性質與任務課程性質：《數(shù)字邏輯》是一門應用性很強的技術根底課。通過本課程的學習，學生將具備數(shù)字電路的邏輯分析^p與設計的根本知識，掌握數(shù)字系統(tǒng)中常用功能部件的應用分析^p、邏輯設計等根本技能，并能根據(jù)設計要求，用適宜的集成電路芯片完成各種邏輯部件和較為復雜的數(shù)字邏輯系統(tǒng)的設計。為后續(xù)課程的學習，如計算機組成原理等打下堅實的根底。課程任務：本課程分為四個局部。第一局部主要介紹邏輯代數(shù)根底和根本門電路等根本概念；第二局部介紹組合邏輯電路、觸發(fā)器、時序邏輯電路的定義及應用；第三局部介紹脈沖產(chǎn)生與整形電路的定義及應用；第四局部介紹數(shù)模和模數(shù)轉換器。通過本課程，在講解邏輯電路根本概念和根本知識的根底上，培養(yǎng)學生使用各種邏輯分析^p與設計的工程方法和工程工具，學習典型邏輯功能部件的內部構造，掌握其工作原理，可以承當小型數(shù)字電路分析^p或設計的簡單應用課題。二、課程對畢業(yè)要求的支撐關系課程對畢業(yè)要求的支撐說明如表1所示。表1課程對畢業(yè)要求的支撐關系畢業(yè)要求觀測點〔關鍵指標點〕支撐說明1.工程知識：可以將數(shù)學、自然科學、工程根底和專業(yè)知識用于解決計算機領域的復雜工程問題。指標點1.3：能運用計算機專業(yè)知識界定模型的優(yōu)化方向并尋求模型的優(yōu)化途徑。課程以掌握根本知識、邏輯代數(shù)根底、門電路、觸發(fā)器、數(shù)字電路分析^p與設計的根本方法。掌握中規(guī)模集成器件的原理與應用、脈沖波形的產(chǎn)生和整形。從而實現(xiàn)對該指標點的支撐。2.問題分析^p：可以應用數(shù)學、自然科學、工程科學和專業(yè)知識的根本原理，識別、表達、并通過文獻研究分析^p計算機領域復雜工程問題，以獲得有效結論。指標點2.2：可以針對詳細的計算機工程問題選擇適宜的數(shù)學模型，分析^p其可行性，驗證正確性。課程完成組合邏輯電路、時序邏輯電路、中規(guī)模集成器件的原理與應用，從而實現(xiàn)對該指標點的支撐。12.終身學習：可以針對詳細的計算機工程問題選擇適宜的數(shù)學模型，分析^p其可行性，驗證正確性。指標點12.2：可以利用多種手段獲取資料和文獻，凝練出問題，明白自己的缺陷，具備進一步把握自己開展方向的才能。課程在完成組合邏輯電路、時序邏輯電路、中規(guī)模集成器件的原理與應用，從而實現(xiàn)對該指標點的支撐。三、課程目的德育目的：具有人文社會科學素養(yǎng)、公民道德程度和社會責任感，具有環(huán)境保護和可持續(xù)開展理念，可以在計算機工程理論中理解并遵守職業(yè)道德和標準，可以基于工程相關背景知識進展合理分析^p，評價對社會、安康、平安、法律以及文化的影響，理解并履行責任。課程目的1：掌握數(shù)字電路根底知識、邏輯代數(shù)根本理論、數(shù)字電路根本器件的構造原理和特性以及分析^p與設計的根本方法，能將其應用于復雜數(shù)字工程問題的推理分析^p?！?.3〕課程目的2：理解常用中規(guī)模數(shù)字集成器件的原理及其在數(shù)字系統(tǒng)中的應用，能對復雜數(shù)字工程問題進展邏輯分析^p?！?.3〕課程目的3：能運用數(shù)字電路的邏輯分析^p和設計的根本方法，識別和判斷數(shù)字系統(tǒng)中影響其性能的關鍵環(huán)節(jié)。〔2.2〕課程目的4：掌握中小規(guī)模數(shù)字集成器件的工作原理和應用方法，能對計算機應用領域復雜工程問題中的數(shù)字系統(tǒng)進展研究和分析^p。〔12.2〕四、課程學習內容、學習要求與學時分配1.理論學習內容、要求與學時分配表2理論學習內容、要求與學時分配表課程內容學習要求思政元素推薦學時教學方式支撐課程目的一、緒論1.模擬信號與數(shù)字信號、模擬電路與數(shù)字電路的區(qū)別與聯(lián)絡。2.數(shù)字量、數(shù)制的概念及不同數(shù)制的互化。3.二進制數(shù)的算術運算。4.根本邏輯運算、邏輯函數(shù)的概念及邏輯問題的描繪。5.邏輯函數(shù)的常用表示方法：表達式，真值表，邏輯圖，波形圖；各種表示法的互相轉換。1.理解模擬信號與數(shù)字信號、模擬電路與數(shù)字電路的區(qū)別與聯(lián)絡；2.掌握數(shù)字量、數(shù)制的概念及不同數(shù)制的互化，二進制數(shù)的算術運算，根本邏輯運算、邏輯函數(shù)的概念及邏輯問題的描繪，邏輯函數(shù)的常用表示方法：3.表達式，真值表，邏輯圖，波形圖等表示法及其互相轉換。深化體會數(shù)字電路的開展就是計算機的開展歷程；增強學生科技自信，增強愛國熱情。講授演示二、邏輯代數(shù)根底1.邏輯代數(shù)的根本公式和常用公式、3個根本規(guī)那么〔代入規(guī)那么，反演規(guī)那么，對偶規(guī)那么)。2.最小項的概念及邏輯函數(shù)標準。3.邏輯函數(shù)的公式化簡法和卡諾圖化簡法。4.無關項的概念以及在邏輯函數(shù)化簡中的應用。5.理解VHDL語言的構造與編程方法。1.理解VHDL語言的構造與編程方法；2.掌握邏輯代數(shù)的根本公式和常用公式，最小項的概念及邏輯函數(shù)標準，3.邏輯函數(shù)的公式化簡法和卡諾圖化簡法，無關項的概念以及在邏輯函數(shù)化簡中的應用。引導學生將知識、思想、方法和動機的多樣性結合于培養(yǎng)，激發(fā)創(chuàng)新意識。講授演示三、邏輯門電路1.TTL邏輯門電路、三態(tài)門的電路構造和邏輯功能。2.常用邏輯門芯片的參數(shù)，掌握其使用方法。1.理解常用邏輯門芯片的參數(shù)；2.掌握TTL邏輯門電路、三態(tài)門的電路構造和邏輯功能其使用方法。用辯證法的否認觀來分析^p半導體器件在數(shù)字電路中的作用，引導學生正確對待事物開展的新方向，堅持量變與質變相統(tǒng)一，做到創(chuàng)新從根底做起，一步一個腳印講授演示四、組合邏輯電路1.組合邏輯電路的分析^p方法和設計方法。2.組合邏輯電路的竟爭—冒險現(xiàn)象及其產(chǎn)生的原因。3.常用組合邏輯電路的工作原理。4.用中規(guī)模的組合功能元件設計組合邏輯電路的方法。1.理解組合邏輯電路的竟爭—冒險現(xiàn)象及其產(chǎn)生的原因；2.掌握組合邏輯電路的分析^p方法和設計方法，3.常用組合邏輯電路的工作原理，中規(guī)模的組合功能元件設計組合邏輯電路的方法。引導學生正確對待個體與整體的辯證關系，充分發(fā)揮個人在創(chuàng)新團隊中的作用，在進步團隊凝聚力和綜合性的同時實現(xiàn)個人創(chuàng)造力和核心力。講授演示1、2、3、4五、鎖存器與觸發(fā)器1.鎖存器、觸發(fā)器區(qū)別及主要應用。2.RS、D、JK、T四種根本鎖存器和觸發(fā)器的工作原理、特性方程及其轉換方法。3.根據(jù)給定輸入信號畫出鎖存器、觸發(fā)器的輸出波形圖。1.理解鎖存器、觸發(fā)器區(qū)別及主要應用；2.掌握時序邏輯電路的根本單元—鎖存器、觸發(fā)器的邏輯功能及其工作原理3.根據(jù)給定輸入信號畫出鎖存器、觸發(fā)器的輸出波形圖。每一個小的努力都有意義，“勿以善小而不為”。講授演示六、時序邏輯電路1.分析^p和設計時序邏輯電路的一般方法。2.時序電路的自啟動特性。3.存放器、移位存放器的功能分析^p。4.計數(shù)器的功能分析^p、模塊設計與應用。5.中規(guī)模時序邏輯功能元件設計時序邏輯電路的方法。1.理解時序電路的自啟動特性，中規(guī)模的時序邏輯功能元件設計時序邏輯電路的方法；2.掌握分析^p和設計時序邏輯電路的一般方法，存放器、移位存放器的功能分析^p，計數(shù)器的功能分析^p、模塊設計與應用。理解事物的開展規(guī)律，并利用規(guī)律進展改造和創(chuàng)新，一定會事半功倍，進步工作效率講授演示1、2、3、4七、脈沖波形的產(chǎn)生和變換1.單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器工作原理。2.施密特觸發(fā)器工作原理。3.多諧振蕩器工作原理。4.555定時器等脈沖波形的產(chǎn)生和整形電路的，熟悉幾種典型電路。1.掌握單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器、施密特觸發(fā)器、多諧振蕩器工作原理2.555定時器等脈沖波形的產(chǎn)生和整形電路。在理論中不斷總結創(chuàng)新經(jīng)歷，深化學習，迎難而上講授演示八、數(shù)模與模數(shù)轉換器1.根本DAC電路的根本概念以及D/A轉換的根本原理。2.常用DAC芯片及其DAC的主要性能參數(shù)及芯片選用方法。2.根本ADC電路的根本概念和A/D轉換的根本原理，常用ADC芯片及典型應用1.DAC電路的根本概念以及D/A轉換的根本原理，2.ADC電路的根本概念和A/D轉換的根本原理。引導學生要從辯證唯物角度認識學習過程，理解事物的開展規(guī)律講授演示九、存儲器1.存儲器的構造特點和工作原理。2.可編程邏輯器件等大規(guī)模集成電路的原理、特點和應用。1.理解可編程邏輯器件等大規(guī)模集成電路的原理、特點和應用2.掌握存儲器的構造特點和工作原理。引導學生不要回絕每一個微小的變化，任何一個微小的變化在某種特定的情況下，都可能形成雪崩效應，改變整個局勢。講授演示2.實驗內容、要求與學時分配表3實驗內容、要求與學時分配表工程名稱實驗要求思政元素推薦學時實驗類型支撐課程目的TTL集成與非門電路實驗查找所用芯片的管腳圖，分析^p實驗中電路的邏輯功能，掌握電路的連接，排除故障和調試方法。求真務實驗證組合邏輯電路實驗學習數(shù)據(jù)選擇器實現(xiàn)邏輯函數(shù)的方法，掌握電路的連接，排除故障和調試方法家國情懷驗證觸發(fā)器實驗要求查找所用芯片的管腳圖，掌握RS、JK、D觸發(fā)器的邏輯功能，并熟悉JK觸發(fā)器構成計數(shù)器的方法，掌握電路的連接，排除故障和調試方法。求真務實驗證計數(shù)器實驗學習計數(shù)器的邏輯功能，掌握74ls90構成任意進制計數(shù)器的方法，掌握電路的連接，排除故障和調試方法團隊合作驗證五、課程的考核與成績評定方式〔一〕考核方式、成績構成及考核時間本課程成績由平時考核和期末考核構成，其中平時考核包含課前課堂、作業(yè)、期中考試及實驗的考核，如表3所示。表3考核方式及占比考核方式考核根據(jù)分數(shù)成績構成平時考核課前課堂考勤采用課前預習情況和課堂表現(xiàn)進展考核。其中：課前預習采用超星網(wǎng)絡教學平臺實現(xiàn)，學生通過平臺資對課堂教學內容進展預習，考核成績由視頻預習達成度組成；課堂表現(xiàn)包括課堂主動參與性、課堂練習、課堂討論等。考勤不計入平時成績，只作為參加期末考試的資格10%作業(yè)基于超星網(wǎng)絡教學平臺進展線上考核，對任務的完成度和正確性進展考核。5%期中考試總分值100分，考試時間120分鐘，考試的試卷題型包括填空、判斷、問答、計算以及綜述分析^p等類型。5%實驗實驗內容采用層次遞進，本項考核是基于對最終實驗任務的完成度和正確性進展10%期末考核根據(jù)本課程教學內容及根本要求進展課程組集體命題，要較好地表達計算機科學與技術專業(yè)的專業(yè)知識、才能和素質的要求，要表達計算機網(wǎng)絡的根本理論和相關技術等方面的要求。盡量按章節(jié)課時占該課程總課時的大致比例來進展命題。期末考試的試卷題型包括填空、判斷、名詞解釋、簡答、計算以及綜述等類型。試卷中的根底題、綜合題和難度題的分值比例分別控制在60%、30%和10%左右，并以卷面成績的70%計入課程總成績。70%表4課程目的在期末考核中占比課程目的1課程目的2課程目的3課程目的4課程目的5比例10%30%30%20%10%表5各種考核方式對課程目的中的支撐權重課程目的畢業(yè)要求觀測點考核與評價方式合計期末考試課前課堂作業(yè)期中考試實驗課程目的1觀測點1.370%10%5%5%10%100%課程目的2觀測點1.370%10%5%5%10%100%課程目的3觀測點2.270%10%5%5%10%100%課程目的4觀測點12.270%10%5%5%10%100%〔二〕評分標準1.課前及課堂評分標準見表6，實驗評分標準見表7。2.作業(yè)布置及修改都在超星網(wǎng)絡教學平臺上完成，評分標準詳見作業(yè)答案及評分標準，最終成績取每次作業(yè)成績的平均值。3.期中考試布置及修改都在超星網(wǎng)絡教學平臺上指定的時間完成，評分標準詳見答案及評分標準。4.期末試卷評分標準詳見試卷答案及評分標準。表6課前及課堂評分標準評分策略本項總分為100分，占總成績的10%，即10分。此項共由三局部組成，對課前視頻學習完成度、課堂主動參與性考核采用獎勵性加分；對聽課認證程度采用懲罰性扣分。評分內容課前視頻學習完成度〔30分〕聽課認真程度及考勤〔20分〕課堂主動參與性〔50分〕評分標準本課程共9章內容，每章視頻完成度到達90%即視為完成。每章完成得5分，不完成得0分，本項總計30分。聽課認真程度考核無次數(shù)限制。1.不扣分：上課過程注意力集中，無擾亂課堂秩序等現(xiàn)象。2.扣分說明：上課注意力不集中、睡覺、玩手機等，每次扣5分?？记诓挥嬋肫綍r成績，但假設缺勤次數(shù)到達5次以上，取消期末考試資格。課堂主動參與性考核無次數(shù)限制。1.不加分：上課期間沒有積極主動參與課堂過程。2.加分說明：可以積極主動參與課堂教學過程，如課堂練習、課堂討論、思維導圖等，每次得5分，本項最高得50分。表7實驗評分標準實驗辯論及報告鑒定評分范圍辯論時能答復5個所有問題，報告格式標準、內容詳實完好。90~100辯論時能答復4個問題，報告格式標準、內容詳實完好。80~89辯論時能答復3個問題，報告格式較為標準、內容較詳實完好。70~79辯論時能答復2個問題，報告格式較為標準、內容較詳實完好。60~69辯論時