數(shù)字邏輯電路-微電子電科-考試課程教學大綱

《數(shù)字邏輯電路》本科課程教學大綱一、課程基本信息課程名稱數(shù)字邏輯電路※DigitalLogicCircuit課程代碼2080166課程學分4課程學時64理論學時48實踐學時16開課學院機電學院適用專業(yè)與年級電科專業(yè)大二課程類別與性質(zhì)專業(yè)基礎必修課考核方式考試選用教材數(shù)字電子技術基礎（第3版）楊志忠主編ISBN978-7-04-049302-3高等教育出版社是否為馬工程教材先修課程電路分析基礎2080022（3）、模擬電子電路2080211（4）課程簡介從世界上第一臺通用計算機ENIAC到納米工藝的微處理器，數(shù)字邏輯電路經(jīng)歷了從真空管到集成電路的發(fā)展。21世紀，數(shù)字電子技術已經(jīng)滲透到人類社會經(jīng)濟生活的所有領域，并且改變著人們生活的方方面面。數(shù)字邏輯電路課程作為電子信息類、電氣類、自動化類、計算機類等專業(yè)類的一門專業(yè)基礎課，向?qū)W生提供了數(shù)字技術和數(shù)字系統(tǒng)的基本概念、基本原理和基本技能，培養(yǎng)了學生分析問題和解決問題的能力，同時為后續(xù)專業(yè)課程的學習以及適應現(xiàn)代信息社會的快速變化奠定基礎。授課采用混合式教學方式，線下授課為主，輔以豐富的線上學習和習題資源。課程內(nèi)容主要包括數(shù)制和碼制、邏輯代數(shù)基礎、集成門電路、組合邏輯電路、觸發(fā)器以及時序邏輯電路幾部分。課程將注重引導學生樹立正確的世界觀、人生觀和價值觀，培養(yǎng)他們具有社會責任感和創(chuàng)新精神、培養(yǎng)自我學習能力，為其未來的職業(yè)發(fā)展提供必要的理論和實踐基礎。選課建議與學習要求本課程適合電子類工程專業(yè)大二本科生授課，要有相關的電路分析和模擬電子電路課程的基礎理論知識和電路分析能力。

二、課程目標與畢業(yè)要求（一）課程目標類型序號內(nèi)容知識目標1掌握數(shù)字邏輯電路方面的基本知識和基本理論，可識別電路圖中的邏輯器件與基本電路結(jié)構(gòu)，可對電路進行初步的定性分析。（支撐點1.3）技能目標2依據(jù)數(shù)字電路的理論和方法，能將實際問題轉(zhuǎn)換為邏輯問題，并能正確選用邏輯器件，合理解決實際問題。（支撐點3.1）3能綜合運用所學知識，分析問題解決過程中出現(xiàn)的技術難題，并提出創(chuàng)新性的解決方案。（支撐點3.3）4掌握數(shù)字電路相關的測試方法和手段，以及實驗基本原理，開展數(shù)字邏輯電路研究，并具備一定的數(shù)據(jù)分析能力。（支撐點4.2）素養(yǎng)目標(含課程思政目標)5理解電子產(chǎn)品在制作、使用、廢棄等過程中對環(huán)境的影響，以及相關的法律政策，加強環(huán)保意識，建立可持續(xù)發(fā)展的理念。（支撐點7.2）（二）課程支撐的畢業(yè)要求畢業(yè)要求1：工程知識：具備運用數(shù)學、自然科學、工程基礎和專業(yè)知識解決工程領域復雜問題的能力。③將相關知識和數(shù)學模型應用于工程問題的推演和分析。畢業(yè)要求3：設計/開發(fā)解決方案：具備解決工程領域復雜問題的能力，并在設計過程中體現(xiàn)創(chuàng)新意識考慮創(chuàng)新和社會、環(huán)境、健康、安全、法律、文化等因素。①能夠針對特定需求對工程領域問題進行深入分析和提煉，并合理確定解決方案。③具備在設計或應用開發(fā)過程中展現(xiàn)創(chuàng)新意識的能力。畢業(yè)要求4：研究：具備基于科學原理，采用科學方法研究工程領域的復雜工程技術問題的能力，包括設計實驗、分析數(shù)據(jù)并得出有效結(jié)論。②能夠根據(jù)具體對象選擇合適的研究路線，并設計可行的實驗方案。畢業(yè)要求7：環(huán)境和可持續(xù)發(fā)展：具備評估本專業(yè)發(fā)展對環(huán)境和社會可持續(xù)發(fā)展影響的能力。②理解專業(yè)實踐對環(huán)境和社會可持續(xù)發(fā)展的影響。（三）畢業(yè)要求與課程目標的關系畢業(yè)要求指標點支撐度課程目標對指標點的貢獻度畢業(yè)要求1③M掌握數(shù)字邏輯電路方面的基本知識和基本理論，可識別電路圖中的邏輯器件與基本電路結(jié)構(gòu)，可對電路進行初步的定性分析。100%畢業(yè)要求3①M依據(jù)數(shù)字電路的理論和方法，能將實際問題轉(zhuǎn)換為邏輯問題，并能正確選用邏輯器件，合理解決實際問題。100%③M能綜合運用所學知識，分析問題解決過程中出現(xiàn)的技術難題，并提出創(chuàng)新性的解決方案100%畢業(yè)要求4②H掌握數(shù)字電路相關的測試方法和手段，以及實驗基本原理，開展數(shù)字邏輯電路研究，并具備一定的數(shù)據(jù)分析能力。100%畢業(yè)要求7②H理解電子產(chǎn)品在制作、使用、廢棄等過程中對環(huán)境的影響，以及相關的法律政策，加強環(huán)保意識，建立可持續(xù)發(fā)展的理念。100%三、課程內(nèi)容與教學設計（一）各教學單元預期學習成果與教學內(nèi)容單元1數(shù)制與碼制（4學時）知識點：知道數(shù)制的特點，可運用二進制、八進制、十進制、十六進制數(shù)表示一個數(shù)的大小，并且可進行各種進制數(shù)之間的轉(zhuǎn)換；理解二進制代碼的概念；知道8421BCD碼、格雷碼、奇偶校驗碼；知道正數(shù)與負數(shù)的原碼、反碼、補碼的表現(xiàn)形式，可運用補碼進行二進制數(shù)的計算。能力要求：能夠用不同的進制數(shù)表示一個數(shù)字的大小，并可進行各種進制數(shù)之間的轉(zhuǎn)換；能夠用補碼進行二進制數(shù)的計算。教學難點：二進制代碼與二進制數(shù)的區(qū)別；二進制數(shù)補碼計算中的溢出問題。單元2邏輯代數(shù)基礎（12學時）知識點：理解三種基本邏輯運算、復合邏輯和異或、同或運算；知道邏輯代數(shù)的基本公式、基本定律和規(guī)則；可運用多種表示方法來表示一個邏輯函數(shù)；理解邏輯式的兩種標準型；可運用邏輯代數(shù)的基本公式和常用公式，進行邏輯函數(shù)的化簡，以及卡諾圖化簡。能力要求：能夠用真值表、邏輯式、邏輯圖等方式表示邏輯函數(shù)，并可進行相互轉(zhuǎn)換；能夠利用公式或者卡諾圖進行邏輯函數(shù)的化簡。教學難點：最小項和最大項的概念，以及最小項表達式和最大項表達式所體現(xiàn)的函數(shù)意義。單元3集成門電路（2學時）知識點：理解半導體器件的開關特性；知道TTL門和CMOS門電路的基本特性，使用注意事項；理解三態(tài)門和OC門的概念，可對OC門或三態(tài)門的實際應用電路進行分析。能力要求：能夠根據(jù)電路輸入端的連接方式分析TTL門或CMOS門的輸入-輸出邏輯關系。教學難點：TTL門的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，CMOS門的工作原理單元4組合邏輯電路（16學時）知識點：知道組合邏輯電路的分析與設計方法；會分析簡單的組合邏輯電路；可綜合運用所學知識，設計簡單的組合邏輯電路；知道常用中規(guī)模集成組合邏輯部件加法器、編碼器、譯碼器、數(shù)據(jù)分配器、數(shù)據(jù)選擇器、數(shù)值比較器的一般結(jié)構(gòu)、外部引腳以及相應的應用電路；對具體的應用電路可根據(jù)所學知識評價其優(yōu)缺點；知道競爭冒險現(xiàn)象及其消除方法。能力要求：能夠運用所學基本知識對組合邏輯電路進行分析和設計。教學難點：在組合邏輯電路的設計，采用不同的邏輯器件來實現(xiàn)邏輯功能。單元5觸發(fā)器（10學時）知識點：知道各種觸發(fā)器的邏輯功能、觸發(fā)方式和使用方法；理解各種觸發(fā)器的工作原理和觸發(fā)特點，觸發(fā)器的邏輯功能和描述方法；理解不同類型觸發(fā)器之間的相互轉(zhuǎn)換；可運用觸發(fā)器的邏輯功能，根據(jù)輸入波形畫出輸出波形；可分析由觸發(fā)器構(gòu)成的簡單時序邏輯電路。能力要求：能夠依據(jù)觸發(fā)器的邏輯功能，根據(jù)輸入波形畫出輸出波形。教學難點：觸發(fā)器記憶功能的理解單元6時序邏輯電路（20學時）知識點：知道時序邏輯電路的結(jié)構(gòu)特點和描述方法?？蓪ν胶彤惒綍r序邏輯電路進行分析；知道時序邏輯電路的自啟動概念；知道常用的時序邏輯電路：計數(shù)器、寄存器和移位寄存器；知道計數(shù)器的概念與分類，寄存器和移位寄存器的特點等，以及集成計數(shù)器和集成移位寄存器構(gòu)成的時序邏輯電路；對具體的應用電路可根據(jù)所學知識進行分析與計算。能力要求：能夠?qū)ν綍r序邏輯電路進行分析，判斷其電路功能；能夠用集成計數(shù)器構(gòu)成任意進制的計數(shù)器。教學難點：異步時序電路的分析；利用集成計數(shù)器構(gòu)成任意進制計數(shù)器。（二）教學單元對課程目標的支撐關系課程目標教學單元12345單元1數(shù)制與碼制√單元2邏輯代數(shù)基礎√√單元3集成門電路√√單元4組合邏輯電路√√√單元5觸發(fā)器√√√單元6時序邏輯電路√√√（三）課程教學方法與學時分配教學單元教與學方式考核方式學時分配理論實踐小計單元1數(shù)制與碼制講授法、啟發(fā)式教學作業(yè)、隨堂練習、單元測驗44單元2邏輯代數(shù)基礎講授法、討論法作業(yè)、隨堂練習、單元測驗1212單元3集成門電路講授法作業(yè)、隨堂練習、單元測驗、綜述報告22單元4組合邏輯電路講授法、實驗與實踐作業(yè)、隨堂練習、單元測驗、實驗操作與實驗報告12416單元5觸發(fā)器講授法、實驗與實踐作業(yè)、隨堂練習、單元測驗、實驗操作與實驗報告6410單元6時序邏輯電路講授法、實驗與實踐作業(yè)、隨堂練習、單元測驗、實驗操作與實驗報告12820合計481664（四）課內(nèi)實驗項目與基本要求序號實驗項目名稱目標要求與主要內(nèi)容實驗時數(shù)實驗類型1邏輯門的應用學習集成器件邏輯功能的測試方法。掌握用小規(guī)模集成電路設計組合邏輯電路的方法，通過實驗驗證所設計電路的邏輯功能。2②2譯碼器和數(shù)據(jù)選擇器通過實驗了解譯碼器和數(shù)據(jù)選擇器的邏輯功能和具體應用，掌握用譯碼器、數(shù)據(jù)選擇器進行組合邏輯電路設計的方法，熟悉中規(guī)模組合邏輯器件功能的測試和設計方法。2③3集成觸發(fā)器的應用學習觸發(fā)器邏輯功能的測試方法,通過實驗驗證基本RS觸發(fā)器、D觸發(fā)器及JK觸發(fā)器的邏輯功能及觸發(fā)方式，掌握用D觸發(fā)器和JK觸發(fā)器構(gòu)成二進制加計數(shù)器和二進制減計數(shù)器。4②4集成計數(shù)器和移位寄存器的應用掌握任意進制計數(shù)器的設計方法；掌握計數(shù)器的級聯(lián)方法；了解計數(shù)器的清零和預置功能對計數(shù)器模的影響；驗證移位寄存器的邏輯功能，掌握用移位寄存器構(gòu)成環(huán)形計數(shù)器的方法。4③5按鍵掃描電路學習控制電路的設計方法和實現(xiàn)方法。采用二進制譯碼器、數(shù)據(jù)選擇器、計數(shù)器、顯示譯碼器設計一個按鍵狀態(tài)掃描顯示電路。4④實驗類型：①演示型②驗證型③設計型④綜合型四、課程思政教學設計1.課程內(nèi)容設計結(jié)合各專業(yè)特點加強知識的有機聯(lián)系，使教學內(nèi)容在精選傳統(tǒng)成熟內(nèi)容的基礎上，融入了相關領域的新方法與新技術，可確保專業(yè)基礎知識的系統(tǒng)性、完整性、先進性，能更好地適應新世紀人才培養(yǎng)模式的需要。同時梳理與挖掘該課程中所隱含的思政元素，以知識點為媒介，以科學知識形成為基礎，以具有科學特點的思維能力和創(chuàng)新實踐能力為目標，樹立學生正確的人