《數(shù)字電路與邏輯設(shè)計》教學大綱一、課程概述課程名稱數(shù)字電路與邏輯設(shè)計英文名稱Digitalcircuitsandlogicdesign課程性質(zhì)工程技術(shù)基礎(chǔ)課程代碼22125008總學時64學時理論48學時+實驗16學時學分3.5開課學期第三學期先修課程電路與電子技術(shù)、離散數(shù)學適用專業(yè)網(wǎng)絡(luò)工程開課單位計算機與電氣工程學院二、課程簡介《數(shù)字電路與邏輯設(shè)計》是網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)必修的一門重要技術(shù)基礎(chǔ)課程，該課程在介紹有關(guān)數(shù)字系統(tǒng)基本知識、基本理論及常用數(shù)字集成電路的基礎(chǔ)上，重點討論數(shù)字邏輯電路分析與設(shè)計的基本方法。《數(shù)字電路與邏輯設(shè)計》課程一般開設(shè)在大二上學期，通過該門課程的學習，使學生了解組成數(shù)字計算機與其它數(shù)字系統(tǒng)的各種數(shù)字電路，能熟練運用基本知識和理論對各類電路進行分析，能根據(jù)客戶提出的功能與使用要求用合適的集成電路芯片完成各種邏輯部件的設(shè)計，并為學習《計算機組成原理》等后續(xù)課程奠定必要基礎(chǔ)。三、課程目標按照網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)人才培養(yǎng)要求，參照各專業(yè)培養(yǎng)方案中課程體系與培養(yǎng)要求的對應關(guān)系矩陣，通過《數(shù)字電路與邏輯設(shè)計》課程的學習和實訓，學生在知識、能力和素質(zhì)培養(yǎng)等方面應該達到下列要求：課程目標1：能夠掌握邏輯代數(shù)的內(nèi)涵和運算規(guī)則；掌握門電路、觸發(fā)器等常用邏輯功能部件的工作原理及特性；能夠在電路分析和設(shè)計中針對具體的處理對象正確使用邏輯代數(shù)工具和常見邏輯功能部件。（支撐指標點1.2）課程目標2：能運用組合邏輯電路分析和設(shè)計的方法和步驟、時序邏輯電路的分析和設(shè)計的方法與步驟對功能電路進行分析和設(shè)計，分析系統(tǒng)的影響因素，能選用適當?shù)臄?shù)字電路模型對系統(tǒng)中的特定問題進行表示，并分析其正確性。（支撐指標點2.2）課程目標3：針對特定需求設(shè)計實驗對系統(tǒng)功能和模塊功能進行驗證，通過數(shù)據(jù)的采集、比對、分析加深對已學知識的認識，綜合應用已學知識。（支撐指標點3.2）課程目標4：能基于設(shè)計結(jié)果實現(xiàn)滿足特定需求的計算機網(wǎng)絡(luò)軟/硬件功能模塊連接和系統(tǒng)設(shè)計，并在設(shè)計過程中體現(xiàn)創(chuàng)新意識。（支撐指標點3.3）四、課程目標對畢業(yè)要求指標點的支撐

表4-1課程目標對畢業(yè)要求指標點的支撐畢業(yè)要求畢業(yè)要求指標點課程目標12341工程知識1.2能針對計算機應用領(lǐng)域復雜工程問題中的具體對象建立模型并求解；H2問題分析2.2能基于相關(guān)科學原理和數(shù)學模型方法，正確表達復雜工程問題，并給出其形式化描述；M3設(shè)計/開發(fā)解決方案3.2在需求分析基礎(chǔ)上實現(xiàn)單元模塊或算法設(shè)計，并測試正確性，能根據(jù)結(jié)果進行評價；H3.3能基于設(shè)計結(jié)果實現(xiàn)滿足特定需求的計算機網(wǎng)絡(luò)軟/硬件功能模塊連接和系統(tǒng)設(shè)計，并在設(shè)計過程中體現(xiàn)創(chuàng)新意識H五、教學內(nèi)容及實施手段表5-1理論課教學內(nèi)容與進度要求小節(jié)內(nèi)容要求具體要求學生成果課程目標學時一、數(shù)字邏輯基礎(chǔ)1、模擬信號與數(shù)字信號認知二值數(shù)字邏輯、邏輯電平、脈沖波形、數(shù)字波形正確理解一些常用術(shù)語或定義112、數(shù)制和二進制碼理解不同進制之間的關(guān)系及相互轉(zhuǎn)換規(guī)律,數(shù)字系統(tǒng)中常用的幾種BCD碼及可靠性編碼能正確對不同進制進行轉(zhuǎn)換133、基本邏輯運算和邏輯函數(shù)理解初步建立邏輯變量與邏輯函數(shù)和與、或、非三種基本邏輯運算的概念能掌握邏輯問題的描述方法1，22二、門電路1、二極管和BJT管的開關(guān)特性認知半導體二極管、BJT、FET掌握半導體元件的開關(guān)特性112、基本邏輯門電路和TTL、CMOS、NMOS邏輯門電路認知典型TTL與非門的基本工作原理、主要外特性和參數(shù)，MOS邏輯門的主要特點和使用方法了解門電路的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及特性，會選擇合適門電路和查閱資料1，32三、邏輯代數(shù)和邏輯函數(shù)的化簡1、邏輯代數(shù)的基本定律和規(guī)則理解反演律、包含律、吸收率等代入規(guī)則、反演規(guī)則、對偶規(guī)則掌握邏輯代數(shù)的基本定律與基本規(guī)則，能夠用代數(shù)法化簡邏輯函數(shù)1，222、邏輯函數(shù)的兩種標準表示形式理解最小項、最大項能夠?qū)⒑瘮?shù)轉(zhuǎn)換為標準表達式123、卡諾圖理解找出相鄰項、合并相鄰項能夠用卡諾圖對邏輯函數(shù)化簡14四、組合邏輯電路的分析與設(shè)計1、組合邏輯電路的分析方法和步驟分析邏輯電路圖-表達式-真值表-功能描述能對常見電路進行獨立分析，必要時提出改進意見2，322、組合邏輯電路的設(shè)計方法和步驟設(shè)計功能需求-真值表-電路模型-邏輯電路圖能按照功能需求選擇合適元件進行電路設(shè)計2,433、常用組合邏輯功能器件綜合編碼器、譯碼器、加法器、多路選擇器等各種器件的工作原理及典型應用能在電路設(shè)計中選擇合適的邏輯功能部件1，264、組合邏輯電路中的競爭和冒險理解組合電路中的競爭冒險產(chǎn)生的原因以及最基本的消除措施能判斷電路是否存在險象并能采用正確的措施排除險象1，32五、觸發(fā)器1、觸發(fā)器的結(jié)構(gòu)和工作原理理解基本RS觸發(fā)器、同步觸發(fā)器、主從觸發(fā)器、邊沿觸發(fā)器掌握各類觸發(fā)器的工作原理1，222、觸發(fā)器的功能理解保持、置零、置1、翻轉(zhuǎn)能在電路設(shè)計中選擇合適的觸發(fā)器2,413、觸發(fā)器的脈沖工作特性和主要參數(shù)認知（基本RS觸發(fā)器用）電平觸發(fā)、（同步觸發(fā)器和主從觸發(fā)器用）脈沖觸發(fā)、（邊沿觸發(fā)器用）邊沿觸發(fā)能在電路設(shè)計中考慮多個影響因素2,3,41六、時序邏輯電路的分析和設(shè)計1、時序邏輯電路的基本概念理解原始狀態(tài)表、狀態(tài)表化簡、狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖、時序圖掌握時序邏輯電路的描述方法122、時序邏輯電路的分析分析以常見電路為案例，和學生一起探討時序電路的分析方法和步驟能準確分析時序邏輯電路的功能1，223、時序邏輯電路的設(shè)計方法設(shè)計以常見電路為案例，和學生一起探討時序電路的設(shè)計方法和步驟能按要求正確設(shè)計時序電路24七、脈沖波形的產(chǎn)生與整形1、多諧振蕩器理解多諧振蕩器的基本結(jié)構(gòu)、特點、工作原理及基本應用了解晶體振蕩器的基本原理及使用方法1,3,422、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器、施密特觸發(fā)器理解單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器、施密特觸發(fā)器的基本結(jié)構(gòu)、特點、工作原理及基本應用了解施密特單穩(wěn)態(tài)集成電路的基本原理及使用方法3,413、555定時器理解555定時器的基本結(jié)構(gòu)、特點、工作原理及基本應用了解555定時器的基本工作原理及典型應用3,41第八章D/A和A/D1、數(shù)模（D/A）轉(zhuǎn)換器認知倒T型電阻網(wǎng)絡(luò)DAC的工作原理熟悉DAC的主要技術(shù)指標及其實用意義112、模數(shù)（A/D）轉(zhuǎn)換器認知掌握ADC的一般工作過程熟悉ADC的主要技術(shù)指標及其實用意義11表5-2實驗/上機部分教學內(nèi)容與進度要求序號實驗/上機項目實驗內(nèi)容與方法實驗類型學時必做/選做課程目標1邏輯門的邏輯功能和參數(shù)測試熟悉TTL與非門的外形和引腳分布，掌握其參數(shù)的意義及測試方法。驗證性2必做1，32組合邏輯電路掌握組合邏輯電路的設(shè)計方法及化簡方法設(shè)計性2必做2，43BCD七段顯示譯碼器熟悉譯碼器的設(shè)計及數(shù)碼顯示原理驗證性2必做1，34觸發(fā)器熟悉觸發(fā)器的功能特性及集成觸發(fā)器的使用驗證性2必做1，45計數(shù)器熟悉計數(shù)器的設(shè)計及其功能特性綜合性2必做2，36同步時序邏輯電路熟悉同步時序邏輯電路的設(shè)計及功能測試方法設(shè)計性2必做2，47異步時序邏輯電路熟悉異步時序邏輯電路的設(shè)計及功能測試方法設(shè)計性2選做2，38555定時器掌握555時基電路的工作原理及其典型應用。驗證性2必做3,4表5-3課程實施手段序號采用手段具體目標1以課堂教學為主，理論教學、小組討論與課后作業(yè)相結(jié)合強化學生工程觀點的建立和工程分析能力的培養(yǎng)2課堂教學采用多媒體課件、電子教案、傳統(tǒng)教學方法和線上教學輔助結(jié)合提高效率，增強教學的直觀性和課堂教學的信息量3小組討論采用啟發(fā)式教學，通過學生協(xié)作、自主學習的答辯模式進行讓學生自主分工、查閱資料、研究分析與制作匯報報告，培養(yǎng)學生提出問題、分析問題和解決問題的能力六、課程思政表6-1課程思政內(nèi)容課程思政教學內(nèi)容=1\*GB3①誠信：認真付出，努力做事，堅持科學觀和實事求是精神。=2\*GB3②友善：保持平和、寬容的心去對人做事，團結(jié)協(xié)作，尊長愛幼。=3\*GB3③愛崗：富有不斷學習和探索進取的工作態(tài)度，熱愛本專業(yè)。=4\*GB3④敬業(yè)：做事可以吃苦耐勞，工作能夠精益求精。=5\*GB3⑤其它：科學發(fā)展觀及積極向上的人生觀。表6-2課程思政具體案例序號所屬章節(jié)/案例名稱案例教學目標思政元素1集成電路現(xiàn)狀分析計算機發(fā)展到現(xiàn)在，一共經(jīng)歷4代，核心元件分別為電子管、晶體管、集成電路、大規(guī)模集成電路，性能取決于集成電路的規(guī)模。我國集成電路水平與發(fā)達國家相比還有差距。誠信、愛崗：通過我國自主芯片的現(xiàn)狀對學生進行思想政治引導，自主研發(fā)是必由之路，希望就在我們這些大學生的身上，鼓勵學生在該領(lǐng)域探索進取，熱愛本專業(yè)。2門電路要求學生掌握二極管和三極管的開關(guān)特性、TTL/CMOS反相器的工作原理，理解TTL/CMOS反相器的輸入和輸出特性，了解其他的改進系列門電路。友善、積極向上：加州大學伯克利分?！蚌捠骄w管”，讓二維半導體可以“變平房為高樓”，還可以使晶體管縮小到1納米；用辯證法的否定觀來分析半導體器件在數(shù)字電路中的作用，引導學生正確看待事物發(fā)展的新方向，堅持量變與質(zhì)變相統(tǒng)一，做到創(chuàng)新從基礎(chǔ)做起，一步一個腳印。3組合邏輯電路要求學生掌握組合邏輯電路的分析和設(shè)計方法，掌握編碼器、譯碼器、數(shù)據(jù)選擇器、加法器和數(shù)值比較器等常用組合邏輯電路的原理和應用，了解競爭-冒險現(xiàn)象及消除方法。敬業(yè)、愛崗：在組合電路中每個門電路實現(xiàn)一個功能，只有所有功能加在一起，才能構(gòu)成一套完整的邏輯，引導學生正確看待個體與整體的辯證關(guān)系，充分發(fā)揮個人在創(chuàng)新團隊中的作用，在提高團隊凝聚力和綜合性創(chuàng)新能力的同時實現(xiàn)個人創(chuàng)造力和核心力。4半導體存儲電路要求學生掌握各種不同觸發(fā)類型的觸發(fā)器：脈沖觸發(fā)器、主從觸發(fā)器、邊沿觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu)、動作特點及波形分析。掌握存儲器位擴展和字擴展方式，能夠用存儲器實現(xiàn)組合邏輯函數(shù)。理解觸發(fā)器按邏輯功能的分類，了解觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu)和邏輯功能的關(guān)系。誠信、積極向上：華為麒麟960手機芯片，實現(xiàn)高性能和長續(xù)航的突破；華中科技大學基于相變存儲器的3DXPOINT存儲技術(shù)的研制；結(jié)合我校近年來舉辦和參與的各類專業(yè)競賽，鼓勵學生勇于去打開創(chuàng)新的大門。5時序邏輯電路要求學生掌握同步時序邏輯電路的分析方法和設(shè)計方法，掌握寄存器和計數(shù)器的工作原理和應用，能夠設(shè)計任意進制計數(shù)器，了解異步時序邏輯電路的分析和設(shè)計方法。敬業(yè)、愛崗：引導學生要從辯證唯物主義角度認識學習過程，通過書本所學，掌握自然歷史的規(guī)律，利用自然規(guī)律進行創(chuàng)新改造，提高自主創(chuàng)新能力。6脈沖波形的產(chǎn)生和整形電路掌握555定時器的電路結(jié)構(gòu)和性能，掌握555定時器接成的施密特觸發(fā)器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器及多諧振蕩器的工作原理和應用。敬業(yè)、愛崗：綜合本課程所學，構(gòu)建復雜的數(shù)字系統(tǒng)?！凹埳系脕斫K覺淺，絕知此事要躬行?！崩碚撝R不能只停留在原理性內(nèi)容上，做到知行合一，就要有實踐，正所謂“知者行之始，行者知之成”。在實踐中不斷總結(jié)創(chuàng)新經(jīng)驗，深入學習，迎難而上。七、考核及成績評定（1）考核方法本課程考核采用平時成績+實驗成績+期末考試的綜合考核方式，即：總成績=平時成績*40%+實驗成績*20%+期末考試成績*40%平時成績分為3部分：課后作業(yè)（20%）、課堂測試（10%）、平時表現(xiàn)（10%）。各考核環(huán)節(jié)及權(quán)重如表7-1所示。表7-1考核環(huán)節(jié)及權(quán)重表課程目標支撐畢業(yè)要求評價方式及成績比例（%)成績比例（%）課堂測試課后作業(yè)平時表現(xiàn)實驗考試課程目標1指標點1.253251530課程目標2指標點2.257351535課程目標3指標點3.20535518課程目標4指標點3.30525517合計1020102040100（2）考核內(nèi)容及評價標準1）實驗成績：占總成績的20%。分為8次實驗；每次評分施行百分制，評分內(nèi)容包括到課、課堂表現(xiàn)、實際操作和實驗報告，評分標準如表7-2所示。課程目標評分標準（分）優(yōu)秀良好中等及格不及格課程目標1，2，3，4實驗操作步驟正確，實驗報告完整（包括實驗預習、數(shù)據(jù)處理分析）實驗操作步驟較正確、實驗預習較完整、準確，數(shù)據(jù)處理及討論較正確實驗操作步驟基本正確、實驗預習基本完整、準確，數(shù)據(jù)處理及討論基本正確實驗操作步驟不夠正確實驗預習不夠完整、準確，數(shù)據(jù)處理及討論不夠正確不做實驗、不交實驗報告表7-2實驗考核方案及評價標準2）期末考試：占總成績40%。閉卷考試，考試時間120分鐘，成績采用百分制，卷面成績總分100分，考試范圍包括所有課程目標。具體考試時間安排在期末考試周由教務處統(tǒng)一通知。3）課堂測試：占總成績的10%。每次課程結(jié)束后通過雨課堂或者智慧樹等學習平臺進行線上小測試。4）平時表現(xiàn)：占總成績的10%。結(jié)合隨機點名考勤和互動（課堂提問和討論發(fā)言），每名學生不少于5次，每缺一次扣2%，扣完10%為止。5）課后作業(yè)：占總成績20%。針對課后的習題進行練習，加深對知識點的理解和掌握。也可以布置以小組為單位的開放性的作業(yè)，培養(yǎng)學生自主學習的能力和創(chuàng)新思維。評價標準如表7-3所示：表7-3作業(yè)評價標準考核內(nèi)容優(yōu)秀（90-100分）良好（80-89分）中等（70-79分）及格（60-69分）不及格（60分以下）作業(yè)按時足量提交，90%以上的概念與計算正確，方案合理，書寫清晰、規(guī)范按時足量提交，80%以上的概念與計算正確，方案較合理，書寫比較清晰、規(guī)范缺量提交，70%以上的概念與計算正確，方案基本合理，書寫基本清晰、規(guī)范補交，60%以上的概念與計算正確，方案不夠合理，書寫不夠清晰、規(guī)范不交作業(yè)或明顯抄襲（3）按照工程教育認證標準和學校人才培養(yǎng)要求，考核以學生能力是否有效達成為基準。為保障學生課程培養(yǎng)能力的達成，規(guī)定期末考試卷面成績低于30分（不含30分）總評成績一律為不及格。（4）考核周期為一個學年。為使評價結(jié)果盡快反饋給各個教學環(huán)節(jié)，促使各個教學環(huán)節(jié)盡快改進，保證教學效果的快速提升，課程考核成績評價每學年進行1次。（5）考核依據(jù)《計算機與電氣工程學院課程目標達成評價實施辦法》文件進行。八、課程質(zhì)量評價和持續(xù)改進課程結(jié)束后由課程責任人以定量和定性評價方法，針對具體課程目標形成文字或圖表形