第一篇：數字邏輯設計及應用課程教學大綱

《數字邏輯設計及應用》課程教學大綱

課程編號：53000540

適用專業：電子信息類專業（包括通信工程、網絡工程、信息工程、電子信息工程、信息對抗技術、電磁場與天線技術、電波傳播與天線、電子科學技術、集成電路設計與集成系統、微電子學、應用物理學、電子信息科學與技術、真空電子技術、光信息科學與技術、信息顯示與光電技術、測控技術與儀器、自動化、自動化（電力系統自動化）、環境工程、機械設計制造及其自動化、電氣工程及其自動化、工業工程、生物醫學工程、管理-電子工程復合培養實驗班。）

學 時 數：64

學 分 數：4

開課學期：第4學期

先修課程：《高等數學》、《電路分析基礎》、《模擬電路基礎》 執 筆 者： 姜書艷

編寫日期：2010.1

審核人（教學副院長）：

一、課程性質和目標

授課對象：全日制大學本科二年級 課程類別：學科基礎課

教學目標（本課程對實現培養目標的作用；學生通過學習該課程后，在思想、知識、能力和素質等方面應達到的目標）：

“數字邏輯設計及應用”課程是電子信息類專業所共有的一門重要學科基礎課程，同時也是一門重要工程技術課程，是研究數字系統設計的入門課程。通過本課程的學習，使學生掌握數字邏輯電路的基本理論和基本分析方法，為學習后續課程準備必要的電路知識。本課程在培養學生嚴肅認真的科學作風和抽象思維能力、分析計算能力、總結歸納能力等方面起重要作用。在本課程中，將介紹數字邏輯電路的分析設計方法和基本的系統設計技巧；培養同學綜合運用知識分析解決問題的能力和在工程性設計方面的基本素養。通過實驗和課外上機實驗的方式，使同學深入了解和掌握數字邏輯電路的設計分析方法和電路的運用過程。

二、課程內容安排和要求

（一）教學內容、要求及教學方法

1.課堂理論教學（64學時）第一章 引論（1學時）

了解：數字邏輯電路的特點、數字邏輯電路在電子系統設計中的地位、數字邏輯電路與模擬電子電路之間的關系、簡單介紹EDA設計工具、HDL語言對數字邏輯設計作用和影響。第二章 數系與代碼（5學時）

掌握：十進制、二進制、八進制和十六進制數的表示方法以及它們之間的相互轉換、非十進制數的加減運算；

掌握：符號數的表達：符號-數值碼（Signed-Magnitude System、原碼），二進制補碼(two's complement，補碼)、二進制反碼（ones' complement, 反碼）表示以及它們之間的相互轉換； 掌握：帶符號數的補碼的加減運算；BCD碼（Binary Codes for Decimal numbers）、格雷碼（Gray code、葛萊碼）的特點，它們與二進制數之間的轉換關系； 理解：二進制數的浮點數表達（補充）；

了解：字符的代碼表示，二進制代碼在狀態、條件等的表示方面的應用； 第三章 數字電路（6學時）

掌握：正負邏輯的概念；CMOS邏輯電平和噪聲容限，扇出特性；

掌握：利用PSPICE仿真CMOS基本邏輯門的靜態特性和動態特性、了解電路結構和負載特性對邏輯門靜態特性和動態特性的影響。

理解：CMOS邏輯反相器、與非門、或非門、非反相門、與或非門電路的結構；

理解：CMOS邏輯電路的其他穩態電氣特性：帶電阻性負載的電路特性、非理想輸入時的電路特性、負載效應、不用的輸入端及等效的輸入、輸出電路模型； 理解：動態電氣特性：轉換時間、傳播延遲、電流尖峰；

理解：特殊的輸入輸出電路結構：CMOS傳輸門、施密特觸發器輸入結構、三態輸出結構、漏極開路輸出結構；

了解：作為電子開關運用的二極管、雙極型晶體管、MOS場效應管的工作方式； 了解：其他類型的邏輯電路：TTL,ECL等；

了解：不同類型、不同工作電壓的邏輯電路的輸入輸出邏輯電平規范值以及它們之間的連接配合的問題。

第四章 組合邏輯設計原理（10學時）

掌握:邏輯代數的公理、定理，對偶關系、反演關系、香濃展開定理，以及在邏輯代數化簡時的作用；

掌握:邏輯函數的表達形式：積之和與和之積標準型、真值表、邏輯表達式，以及各種表達形式之間的關系；

掌握:邏輯函數的基本運算：相加（或）、相乘（與）、對偶、反演；異或、同或運算的公式、性質及其相互關系（補充）；

掌握:組合電路的分析：窮舉法和代數法；代數法邏輯函數表達式的產生過程及邏輯函數表達式的基本化簡方法—函數化簡方法和卡諾圖化簡方法；

掌握:組合電路的綜合過程：將功能敘述表達為組合邏輯函數的表達形式、使用與非門、或非門表達的邏輯函數表達式、邏輯函數的最簡表達形式及綜合設計的其他問題：無關項(don’t-care terms)的處理、多輸出(multiple-output)邏輯化簡的方法和定時冒險（timing hazards）問題。掌握：學習使用QuatusII(MAX+plusII)工具，利用圖形法和波形法進行數字邏輯電路仿真；對定時冒險電路進行仿真分析，加強對定時冒險現象的分析理解能力。理解：組合邏輯電路和時序邏輯電路的基本概念；邏輯代數化簡時的幾個概念：蘊含項（implicant）、主蘊含項（prime implicant）、奇異“ 1 ”單元（distinguished 1-cell)、質主蘊含項(essential prime implicant);五變量及以上邏輯函數卡諾圖化簡方法； 了解：開集（on-set）、閉集(off-set)的概念；

第五章 硬件描述語言（4學時）了解：HDL工具組、設計流程

掌握：Verilog語言的語法結構和特點，會使用Verilog語言編寫數字邏輯電路相關的程序 第五章 組合邏輯設計實踐（12學時）

掌握：利用基本的邏輯門完成規定的組合邏輯電路的設計任務：如譯碼器、編碼器、多路選擇器、多路分配器、異或門、比較器、全加器；

掌握：利用基本的邏輯門和已有的中規模集成電路（MSI）邏輯器件如譯碼器、編碼器、多路選擇器、多路分配器、異或門、比較器、全加器、三態器件等作為設計的基本元素完成更為復雜的組合邏輯電路設計的方法； 掌握：利用QuatusII文本法等（Verilog語言）進行組合電路基本功能單元仿真，加深對基本功能單元功能作用的理解；對教材中大型例題進行仿真分析，加強對大型綜合性設計的分析理解能力。理解：等效門符號（摩根定理）（Equivalent Gate Symbols under the Generalized Demorgan’s Theorem）；信號名和有效電平（Signal Name and Active Levels)；“圈到圈”的邏輯設計（Bubble-to-Bubble Logic Design）；電路定時(Circuit Timing)；Parity Circuit(奇偶校驗電路)的原理、應用； 了解：文檔標準。

第七章 時序邏輯設計原理（10學時）

掌握:基本時序元件R-S型、D型鎖存器以及D型、J-K型、T型觸發器的電路結構、工作原理、時序特性、功能表、特征方程表達式，不同觸發器之間的相互轉換；

掌握:鐘控同步狀態機的模型圖，狀態機類型及基本分析方法和步驟，使用狀態圖表示狀態機狀態轉換關系；

掌握:時序狀態機的設計：狀態轉換過程的建立，狀態的化簡與編碼賦值、未用狀態的處理-最小風險方案和最小代價方案、使用狀態轉換表的設計方法、使用狀態圖的設計方法。

掌握：利用QuatusII文本法等（Verilog語言）對各種類型觸發器進行仿真，加深對各種類型觸發器功能作用的理解；學會用Verilog語言設計時序電路。理解：掃描觸發器(Scan Flip-Flop)特性及基本應用；

理解：組合邏輯電路和時序邏輯電路的基本概念；有限狀態機（Finite-State Machine）、時鐘觸發沿（Clock Tick）、占空比（Duty Cycle）的含義；基本雙穩態元件(Bistable Elements)的結構和亞穩態特性（Metastable Behavior）；鎖存器（Latches）與觸發器（Flip-Flops）的區別；主從觸發器與邊沿結構觸發器的區別；觸發器的定時參數（Timing Parameters）：建立時間和保持時間的概念；時序邏輯電路的分類； 了解：時序電路設計中的其他的設計方法。第八章 時序邏輯設計實踐（10學時）

掌握：利用基本的邏輯門、時序元件作為設計的基本元素完成規定的鐘控同步狀態機電路的設計任務：計數器、位移寄存器、序列檢測電路和序列發生器的設計；

掌握：利用基本的邏輯門和已有的中規模集成電路（MSI）時序功能器件作為設計的基本元素完成更為復雜的時序邏輯電路設計的方法。

掌握：利用QuatusII(MAX+plusII)文本法等（Verilog語言）進行時序電路基本功能單元仿真，加深對基本功能單元功能作用的理解；對教材中大型例題進行仿真分析，加強對大型綜合性設計的分析理解能力。

理解：開關消抖(Switch Debouncing)電路、總線保持電路（Bus Holder Circuit）原理；寄存器（register）和鎖存器（latch）的區別；計數器的分類；移位寄存器型計數器（Shift-Register Counters）：環形計數器（Ring Counter）和扭環計數器（Twisted-Ring Counters）的電路結構工作原理及應用；修改成自啟動的方法；線性反饋移位寄存器(LFSR)計數器的特點、設計方法及應用；串/并轉換（Serial-to-Parallel Conversion）原理；迭代與時序電路（Iterative versus Sequential Circuits)；

了解：時序電路文檔標準(Sequential-Circuit Documentation Standards)；時序電路設計中的其他問題：大型時序電路的結構劃分，時鐘偏移（Clock Skew)，異步輸入處理等。第十章 存儲器及其在數字邏輯系統實現中的運用（2學時）

了解：存儲器（ROM,SRAM）的基本工作原理和結構； 理解：存儲器在數字邏輯系統設計的硬件實現中的運用。第十一章 其他的實際問題（2學時）

了解：數字邏輯電路(組合電路和時序邏輯電路)設計的描述說明方法；

了解：數字邏輯系統設計的其他問題：數字邏輯設計中設計工具的作用、設計的可測試性問題、數字邏輯系統可靠性的問題、高速數字邏輯系統中信號傳輸的相關問題。

補充內容 模數轉換器、數模轉換器(ADC/DAC)原理及應用簡介（2學時）

理解：數字-模擬轉換器(Digit to Analog Convertor,DAC))的基本電路結構（R-2R結構的DAC），工作原理；

理解：模擬-數字轉換器(Analog to Digit Convertor,ADC)的基本電路結構（逐次逼近式的ADC），工作原理；

理解：模擬-數字轉換器、數字-模擬轉換器(ADC/DAC)在電子系統中的作用和應用，特別是在波形發生方面的運用。

（關于應達到要求的說明：“了解”：是指學生應能辨認的科學事實、概念、原則、術語，知道事物的分類、過程及變化傾向，包括必要的記憶；“理解”：是指學生能用自己的語言把學過的知識加以敘述、解釋、歸納，并能把某一事實或概念分解為若干部分，指出它們之間的內在聯系或與其他事物的相互關系；“掌握”：是指學生能根據不同情況對某些概念、定律、原理、方法等在正確理解的基礎上結合事例加以運用，包括分析和綜合。）

（二）自學內容和要求

1、學習使用PSPICE電路CAD工具，利用PSPICE仿真CMOS基本邏輯門的靜態特性和動態特性、了解電路結構和負載特性對邏輯門靜態特性和動態特性的影響。

2、學習使用QuatusII(MAX+plusII)等工具，利用QuatusII(MAX+plusII)等工具進行數字邏輯電路仿真的基本方法；進行基本組合電路基本功能單元，時序電路的基本功能單元進行仿真，加深對基本功能單元功能作用的理解；對教材中大型例題進行仿真分析，加強對大型綜合性設計的分析理解能力。

（三）實踐性教學環節和要求

實驗教學（12學時）

實驗目的：研究典型數字集成電路的功能及擴展方法；掌握其測試方法；根據實驗要求進行電路設計和測試。實驗內容：根據數字集成電路的特點，進行基本功能單元試驗，包括組合電路基本功能單元的實驗，時序電路的基本功能單元的實驗及數字電路綜合設計性設計試驗。實驗上機(課外)（16學時）

實驗目的：通過使用CAD設計工具 PSPICE、QuatusII(MAX+plusII)等對教材中相關例題的分析，加深對教材內容的理解，更好地掌握相關知識。實驗內容見自學內容和要求。

三、考核方式

本課程的考核方式為：平時考核10%：包括平時作業及隨堂考核成績；課程設計10%；中期考核20%；期末考核60%。

平時作業習題：基本采用教材習題，每章結束上交，批改后進行針對性講解，并給出參考解答；隨堂考核：每課一題，每次內容講解的課上布置，自備一頁紙完成，要求當堂完成上交，只檢查，不返回；課程設計：綜合性考查，組合電路和時序電路各進行一次，要求完成后上交；

四、建議教材及參考資料

教材：

數字設計—原理與實踐（第4版 影印版），John F.Wakerly，高等教育出版社

2007 參考資料：

1.數字邏輯設計及應用，姜書艷主編，清華大學出版社，2007

2.數字電子技術基礎（第5版），閻石主編，高等教育出版社，2007 3.數字設計—原理與實踐（第4版），John F.Wakerly，林生 等譯，機械工業出版社，2007 4.數字電路與系統（第2版），劉寶琴等編著，清華大學出版社，2007 相關學習網站：

http://125.71.228.222/wlxt/listcourse.asp?courseid=0170：電子科技大學/互動教學空間/網絡學堂/電子工程學院/數字邏輯設計及應用

www.tmdps.cn/onekey/:包含教材中的所有圖表、占教材中半數以上的部分習題解答 www.tmdps.cn: 部分習題解答

www.tmdps.cn/programs.univ：Xilinx的大學計劃，提供了大量的產品資料、課程資料以及用于數字設計實驗課程的芯片和插件

www.tmdps.cn/education/university：Aldec的教育計劃，提供了Aldec自己的軟件包和第三方的兼容工具以及原型系統。

第二篇：數字邏輯設計及應用教學大綱

《電子信息工程》專業教學大綱

《數字邏輯設計及應用》課程教學大綱

課程編號：53000540 學時：64 學分：4 課外上機：16學時

先修課程：《高等數學》、《電路分析基礎》、《模擬電路基礎》 教材: 《DIGITAL DESIGN---Principles & Practices》(Third Edition),John F.Wakerly,高等教育出版社，2001年5月

《數字設計—原理與實踐》（原書第三版）John F.Wakerly 林生 等譯 機械工業出版社 2003年8月

一、課程的性質和任務

本課程是通訊工程、電子信息工程、測控技術與儀器、自動化、生物醫學工程等多個專業方向所共有的一門重要技術基礎課。

要求學生通過本課程學習掌握數字邏輯電路的基本原理與特性、數字邏輯電路的基本分析方法、數字邏輯電路設計和綜合的基本技能、常用數字電路功能單元的實際應用技巧。

同時要求同學能夠理解數字邏輯電路與模擬電路之間的密切關系，了解EDA技術對于數字邏輯電路設計分析的重大意義。

二、教學內容和要求

1.課堂理論教學（62學時）第一章 引論（2學時）

介紹數字邏輯電路的特點、數字邏輯電路在電子系統設計中的地位、數字邏輯電路與模擬電子電路之間的關系、簡單介紹EDA設計工具、VHDL語言對數字邏輯設計作用和影響。

第二章 數系與代碼（6學時）

重點學習掌握： 《電子信息工程》專業教學大綱

十進制、二進制、八進制和十六進制數的表示方法以及它們之間的相互轉換、非十進制數的加減運算；

符號數的表達：符號-數值碼（Signed-Magnitude System、原碼），二進制補碼(two's complement，補碼)、二進制反碼（ones' complement, 反碼）表示以及它們之間的相互轉換；帶符號數的補碼的加減運算；

BCD碼（Binary Codes for Decimal numbers）、格雷碼（Gray code、葛萊碼）的特點，它們與二進制數之間的轉換關系；

二進制數的浮點數表達（補充）； 學習了解：

字符的代碼表示，二進制代碼在狀態，條件等的表示方面的應用；

第三章 數字電路（4學時）

重點學習掌握：

作為電子開關運用的二極管、雙極型晶體管、MOS場效應管的工作方式；以CMOS倒相器電路的構成及工作狀態分析；

邏輯電路的靜態、動態特性分析，等價的輸入、輸出模型； 學習理解：

特殊的輸入輸出電路結構：CMOS傳輸門、施密特觸發器輸入結構、三態輸出結構、漏極開路輸出結構；學習了解其他類型的邏輯電路： TTL,ECL等；

不同類型、不同工作電壓的邏輯電路的輸入輸出邏輯電平規范值以及它們之間的連接配合的問題。

第四章 組合邏輯設計原理（10學時）

重點學習掌握: 邏輯代數的公理、定理，對偶關系，以及在邏輯代數化簡時的作用； 邏輯函數的表達形式：積之和與和之積標準型、真值表； 組合電路的分析：邏輯函數表達式的產生過程及邏輯函數表達式的基本化簡方法—函數化簡方法；

組合電路的綜合過程：將功能敘述表達為組合邏輯函數的表達形式、邏輯函數表達式的化簡—函數化簡方法和卡諾圖化簡方法、使用與非門、或非門表達的邏輯函數表達式、邏輯函數的最簡表達形式及綜合設計的其他問題：無關項的處理、冒險問題和多輸出邏輯化簡的方法。第五章 組合邏輯設計實踐（10學時）

重點學習掌握：

利用基本的邏輯門完成規定的組合邏輯電路的設計任務：如譯碼器、編碼器、多路選擇器、多路分配器、異或門、比較器、全加器；

利用基本的邏輯門和已有的中規模集成電路（MSI）邏輯器件如譯碼器、編碼器、多路選擇器、多路分配器、異或門、比較器、全加器、三態器件等作為設計的基本元素完成更為復雜的組合邏輯電路設計的方法。《電子信息工程》專業教學大綱

第七章 時序邏輯設計原理（10學時）重點學習掌握: 基本時序元件R-S型,D型,J-K型,T型鎖存器、觸發器的電路結構，工作原理，時序特性, 功能表，特征方程表達式，不同觸發器之間的相互轉換；

掃描觸發器(Scan Flip-Flop)特性及基本應用；

鐘控同步狀態機的模型圖，狀態機類型及基本分析方法和步驟，使用狀態圖表示狀態機狀態轉換關系；

時序狀態機的設計：狀態轉換過程的建立，狀態的化簡與編碼賦值、未用狀態的處理-最小風險方案和最小代價方案、使用狀態轉換表的設計方法、使用狀態圖的設計方法。

學習了解：

時序電路設計中的其他的設計方法。

第八章 時序邏輯設計實踐（10學時）

重點學習掌握：

利用基本的邏輯門、時序元件作為設計的基本元素完成規定的鐘控同步狀態機電路的設計任務：計數器、位移寄存器、序列檢測電路和序列發生器的設計；

利用基本的邏輯門和已有的中規模集成電路（MSI）時序功能器件作為設計的基本元素完成更為復雜的時序邏輯電路設計的方法。學習了解：

時序電路設計中的其他問題：組合電路與時序電路的比較，大型時序電路的結構劃分，時鐘歪斜，異步輸入處理等。

第十章 存儲器及其在數字邏輯系統實現中的運用（4學時）

學習了解：存儲器（ROM,SRAM）的基本工作原理和結構；

學習掌握：存儲器在數字邏輯系統設計的硬件實現中的運用。第十一章 其他的實際問題（3學時）

學習了解：

數字邏輯電路(組合電路和時序邏輯電路)設計的描述說明方法；

數字邏輯系統設計的其他問題：數字邏輯設計中設計工具的作用、設計的可測試性問題、數字邏輯系統可靠性的問題、高速數字邏輯系統中信號傳輸的相關問題。

補充內容

模數轉換器、數模轉換器(ADC/DAC)原理及應用簡介

（3學時）重點學習理解：

數字-模擬轉換器(Digit to Analog Convertor,DAC))的基本電路結構（R-2R結構的DAC），工作原理；

模擬-數字轉換器(Analog to Digit Convertor,ADC)的基本電路結構（逐次逼近式的ADC），工作原理；、《電子信息工程》專業教學大綱

模擬-數字轉換器、數字-模擬轉換器(ADC/DAC)在電子系統中的作用和應用，特別是在波形發生方面的運用。

2.實驗教學

實驗教學（12學時）

實驗目的：研究典型數字集成電路的功能及擴展方法；掌握其測 試方法；根據實驗要求進行電路設計和測試。

實驗內容：根據數字集成電路的特點，進行基本功能單元試驗，包括組合電路基本功能單元的實驗，時序電路的基本功能單元的實驗及數字電路綜合設計性設計試驗。實驗上機(課外)（16學時）

實驗目的：通過使用CAD設計工具 PSPICE、MAX+plusII對教材中相關例題的分析，加深對教材內容的理解，更好地掌握相關知識。

實驗內容：

1、學習使用PSPICE電路CAD工具，利用PSPICE仿真CMOS基本邏輯門的靜態特性和動態特性、了解電路結構和負載特性對邏輯門靜態特性和動態特性的影響。

2、學習使用MAX+plusII工具，利用MAX+plusII工具進行數字邏輯電路仿真的基本方法；進行基本組合電路基本功能單元，時序電路的基本功能單元進行仿真，加深對基本功能單元功能作用的理解；對教材中大型例題進行仿真分析，加強對大型綜合性設計的分析理解能力。

3.課堂習題課

由教師根據課程進展情況自行安排。

三、主要教學參考資料

1.Alan B.Marcovitz.Introduction to Logic Design(影印版),清華大學出版社,2002 2.Victor P.Nelson H.Troy Nagle Bill D.Carroll J.David Irwin.Digital Logic Circuit Analysis & Design 清華大學出版社,Prentice Hall, Inc, 1997 3．John M.Yarbrough.Digital Logic Applicatons and Design 機械工業出版社 2002 4．閻 石，數字電子技術基礎(第四版)，高等教育出版社，1998 5．王毓銀，數字邏輯設計，高等教育出版社，2001 6．龍忠琪，賈立新，數字集成電路教程，科學出版社，2001 《電子信息工程》專業教學大綱

7.毛法堯，歐陽星明，任宏萍，數字邏輯，華中科技大學出版社，1996 8.沈嗣昌，數字系統設計，北京航空工業出版社，1996 9．何緒芃，曾發祚，脈沖與數字電路，電子科技大學出版社，1995 10．萬棟義，脈沖與數字電路（第二版），11.劉寶琴，數字電路與系統，清華大學出版社，1993 12．陳貴燦，邵志標，程軍，林長貴，CMOS集成電路設計，西安交通大學出版社，2000

第三篇：《數字電路與邏輯設計》課程教學大綱

《數字電路與邏輯設計》課程教學大綱

先修課程：高等數學、普通物理、電路與電子學

（一）課程地位、性質和任務

《數字電路與邏輯設計》是計算機科學與技術專業的主干課程，是一門專業技術基礎課。它不僅為《計算機組成原理與匯編程序設計》、《微機接口技術》、《計算機系統結構》、《數據通信與計算機網絡》等后續課程提供必要的基礎知識，而且是一門理論與實踐結合密切的硬件基礎課程。

（二）課程教學基本要求

本課程是計算機科學與技術專業的一門專業基礎課程，通過本課程的學習，使學生熟悉數字電路的基礎理論知識，理解基本數字邏輯電路的工作原理，掌握數字邏輯電路的基本分析和設計方法，具有應用數字邏輯電路，初步解決數字邏輯問題的能力，為學習計算機硬件打下扎實的基礎。

（三）課程主要內容及學時分配

第一章 邏輯代數基礎

邏輯代數是分析和設計數字電路的數學工具，本章主要介紹邏輯代數的公式、定理及邏輯函數的化簡方法，要求掌握常用進制及其轉換，基本和常用邏輯運算，邏輯代數的公式、定理，邏輯函數的公式、圖形化簡化，邏輯函數的五種表示方法及相互之間的轉換。教學重點：

邏輯代數的公式、定理，邏輯函數的公式、圖形化簡法。教學難點：

公式、定理、規則的正確應用，邏輯函數化簡的準確性。方法提示：

通過多舉例子，多做練習以提高對公式應用的熟練性。

第二章 邏輯門電路

集成邏輯門是構成數字電路的基本單元，本章主要介紹MOS和TTL集成邏輯門的邏輯功能的電氣特性。要求掌握高、低電平與正、負邏輯的概念，二極管、三極管、MOS管的開關特性，熟悉二極管與門和或門，三極管非門的電路結構及工作原理，掌握其電氣特性和功能。掌握與門、或門、非門、與非門、或非門、與或非門、異或門、三態門、OC門、CMOS傳輸門的邏輯符號、邏輯功能，熟悉各種門電路的特點和使用方法。教學重點：

CMOS和TTL集成門電路重點是外部特性，即邏輯功能和電氣特性。教學難點：

CMOS和TTL集成門電路的電氣特性

方法提示：

理論與實踐相結合，加深對TTL集成門電路的電氣特性的理解掌握。

第三章 組合邏輯電路

本章主要介紹組合邏輯電路的分析和設計方法以及常用典型組合電路的功能、應用。要求掌握組合電路的特點、基本分析和設計方法。掌握編碼器、譯碼器、數值比較器、數據分配器、數據選擇器、加法器等常用組合電路的功能、應用及實現方法。熟悉典型中規模集成組合邏輯器件的功能及用中規模集成器件實現組合邏輯函數的方法，了解組合電路中的競爭冒險。

教學重點：

組合邏輯電路的分析和設計方法，常用中規模集成器件的功能和應用。教學難點：

組合邏輯電路的設計

方法提示：理論聯系實際，加深理解記憶。

第四章 觸發器

本章主要介紹各類觸發器的邏輯功能及觸發公式，它是構成時序電路的基本單元，要求熟悉RS、JK、D、T觸發器的電路結構、工作原理，掌握RS、JK、D、T觸發器的邏輯符號、邏輯功能表示方法、觸發方式及觸發器間的相互轉換。教學重點：

各類觸發器的邏輯功能及觸發方式。教學難點：

觸發器的觸發方式。方法提示：

多舉例、多看、多練習，在第五章時序邏輯電路的教學中再強調。

第五章

時序邏輯電路

本章主要介紹時序電路的分析和設計方法，以及計數器等常用典型時序電路的功能及應用。要求：掌握時序電路的特點、分類、功能描述方法，時序電路的基本分析和設計方法。熟悉計算器、寄存器、移位寄存器、順序脈沖發生器的功能、應用。掌握同步、異步計數器的工作原理，常用中規模集成計數器的功能、應用以及用中規模集成計數器構成N進制計數器的方法。

教學重點：

時序電路的分析和設計方法，計數器、寄存器的功能、分類，常用中規模集成計數器功能、應用。

教學難點：

時序邏輯電路的設計方法。

第六章

半導體存儲器

本章介紹只讀存儲器（ROM）、隨機存儲器（RAM）以及存儲器的擴展。教學重點：

存儲器的擴展 教學難點：

存儲器內部結構、原理

第七章 數模、模數轉換電路

本章主要介紹D/A轉換器和A/D轉換器的基本原理，幾種典型D/A，A/D轉換器電路。要求熟悉D/A，A/D轉換器的基本原理及倒T型電阻網絡D/A轉換器，逐次逼近型、雙積分型A/D轉換器的基本工作原理。教學重點：

典型D/A,，A/D轉換器的基本工作原理。教學難點：

典型D/A，A/D轉換器的基本工作原理。

第八章 可編輯邏輯器件

本章介紹可編程邏輯器件（PLD）的基本結構及分類，PLA，PAL，GAL的基本原理特點及應用。

教學重點：

PLD的基本結構，PLA的基本原理、特點及應用。教學難點： PLA、GAL的基本原理、特點及應用。

第九章 可編程邏輯器件的開發及應用

自學提高

第十章 數字電路CAD技術

自學提高

（四）使用教材及參考書目：

1、使用教材

《數字電路與邏輯設計》

子節濤等編著

國防科技大學出版社

2、參考書目

《數字電子技術基礎》

閻石主編

高等教育出版社 《數字電子技術基本教程》

宋樟林等主編著

《電子技術基礎》（數字部分）

康華光主編

高等教育出版社

《操作系統》課程教學大綱

（一）本課程地位、性質和任務

《操作系統》是計算機專業的必修主要課程之一，是研究如何有效地管理、使用計算機的一門學科，為《編譯系統》、《計算機網絡》、《分布式操作系統》等課程提供必要的基礎知識。操作系統是計算機系統必須配置的一種系統軟件，幾乎所有的計算機系統都離不開操作系統，它在計算機系統中具有舉足輕重的地位，它向下隱藏了計算機系統的具體細節，向上為計算機系統中其他軟件提供一致的服務和使用界面，為用戶提供一個良好的操作環境。通過學習和研究操作系統，可以打破操作系統的神秘性，了解操作系統的內部結構。掌握操作系統的設計方法，熟悉操作系統的操作和使用。為鍛煉學生開發系統的綜合能力打下扎實的基礎。

（二）課程教學的基本要求

該課程采用講授和上機實驗相結合的教學方法，要求學生通過該課程的學習： 正確理解操作系統的概念，分類和形成與發展；特別是操作系統的基本特征和操作系統的功能結構；

正確理解系統的基本工作單位和進程的五大特征，熟悉掌握操作系統中進程管理的功能；

掌握操作系統存儲管理有關的基本概念，深入理解幾種常用存儲管理的基本原理及實現方法；

理解操作系統設備管理的任務，掌握中斷技術、通道技術和緩沖技術實現中央處理器與外部設備的并行工作，理解設備的調度和分配；

理解文件系統的功能和文件的安全性，掌握文件系統中文件的組織和存儲； 正確理解作業的調度和控制、操作系統的接口；

所學的操作系統原理對現行主流操作系統進行實例分析；

（三）課程主要內容及學時分配

1、操作系統概論

知識點：操作系統的定義、視點及認識；操作系統的基本類型及其特點；操作系統的形成與發展；

重點：掌握操作系統的基本特征和操作系統的地位、作用和效果； 教學難點：虛擬機概念的講解。

2、處理器管理 知識點：中斷、多道程序設計、并發程序設計、進程的概念；進程管理功能；進程的控制及調度；處理器基本工作單位的控制粒度；進程并發的含義；進程的同步機制；進程通信；死鎖。

重點難點：處理器管理

3、存儲器管理

知識點：存儲器管理的基本概念；連續存儲空間存儲管理的原理實現；非連續存儲空間存儲管理的原理及實現；虛擬存儲空間的概念及實現。重點難點：存儲管理

4、文件系統管理

知識點：文件及文件系統的概念；文件目錄；文件的共享、保護及保密。重點：文件的組織與存儲 難點：文件操作的執行過程。

5、設備管理

知識點：I/O操作與設備和概念；緩沖技術及PnP技術；中斷處理及驅動程序。

重點：設備的分配和調度

難點：I/O控制方式及具有通道的I/O系統管理；虛擬設備、設備一致性、設備無關性的概念。

6、作業管理

知識點：操作系統的結構模型；作業管理的概念；作業管理的功能；作業的狀態，調度控制等問題；

重點：作業管理的功能；

難點：作業調度與控制。

7、用戶接口與操作環境

知識點：操作系統的用戶接口的分類；命令接口，程序接口，環境接口的功能與實現； 重點難點：三種接口的功能。

8、操作系統的安全

知識點：操作系統安全性概念；安全機制；安全系統的設計； 重點：系統安全概念與機制； 難點：安全系統的設計。

（四）使用教材與參考書目

1、建議選用教材：劉乃琦，吳躍編著《計算機操作系統》 電子工業出版社。

2、主要參考書：

史美林等編著《計算機操作系統教程》 清華大學出版社。

第四篇：數字邏輯設計報告

《數字邏輯課程設計》

姓名: 宋國正 班級：計142 學號：149074056

2016年9月25日

一、設計任務要求

數字時鐘是由振蕩器、分頻器、計秒電路、計分電路、計時電路組成。計時采用24h和12h兩種。當接通電源或數字鐘走時出現誤差，都需要對數字鐘作時、分、秒時間校正。本次設計的具體要求如下：

1、顯示時、分、秒的十進制顯示，采用24小時制。

2、校時功能。

3、整點報時。

二、設計思路

1、數字鐘的組成原理圖

數字式電子鐘實際上是一個對標準1Hz 進行計數的計數電路!秒計數器滿60 后向分計數器進位，分計數器滿60 后向時計數器進位, 時計數器按24翻1 規律計數, 計數輸出經譯碼器送LED 顯示器,由于計數的起始時間不可能與標準時間一致,故需要在電路上加上一個校時電路。

同時標準的1Hz時間信號必須做到準確、穩定，通常使用石英晶體振蕩器電

路構成。

時顯示器

分顯示器 秒顯示器

時譯碼器

分譯碼器

秒譯碼器

時計數器

時計數器 時計數器

校時電路

振蕩器

分頻器

2、數字鐘設計方案

為完成上述功能，可以把數字鐘系統劃分為三部分：時針源（即標準秒鐘的產生電路）主體電路，擴展電路。主體電路EDA 設計又可劃分為計時電路、校時電路、譯碼顯示電路3部分。

3、底層電路設計

時針源——晶體振蕩器電路給數字式電子鐘提供一個頻率穩定、準確的32768Hz的方波信號,將32768Hz的高頻方波信號經32768次分頻后得到1Hz 的方波信號供秒計數器進行計數,實現該分頻功能的計數器相當于15 級二進制計數器。

計時電路——時間計數器電路由秒個位、秒十位計數器，分個位、分十位計數及時個位、時十位計數電路構成。其中，秒個位和秒十位計數器，分個位和分十位計數為六十進制計數器，而根據設計要求時個位和時十位構成的為二十四進制計數器，時間計數單元共有：時計數，分計數和秒計數3部分，根據設計要求時計數單元為一個二十四進制計數器，共輸出為兩位8421BCD碼形式；分計數和秒計數單元為六十進制計數器!共輸出也為兩位8421BCD碼。圖1和圖2 分別給出了60進制計數器和24進制邏輯圖。

圖

一、60進制計數器

圖

二、24進制計數器

校時電路——當剛接通電源或走時出現誤差時都需要對時間進行校正。對時間的校正是通過截斷正常的計數通路，而用頻率較高的方波信號加到其需要校正的計數單元的輸入端!這樣可以很快使校正的時間調整到標準時間的數值，這時再將選擇開關打向正常時就可以準確走時了。如圖3所示為時、分、秒校時的校時電路。在校時電路中，其實現方法是采用計數脈沖和計數使能來實現校時的。

譯 碼 顯 示 電 路——為了將計數器輸出的8421BCD碼顯示出來，須用顯示譯碼電路將計數器的輸出數碼轉換為數碼顯示器件所需要的輸出邏輯和一定的電流，這種譯碼器通常稱為七段譯碼顯示驅動器電路，本設計可選器件7447為譯碼驅動電路。譯碼驅動電路將計數器輸出的8421BCD碼轉換為數碼管需要的邏輯狀態，并且為保證數碼管正常工作提供足夠的工作電流。

4、數字鐘頂層電路設計

首先按前面的設計方案進行低層模塊的設計與編輯仿真，正確無誤后，即可將設計的低層模塊轉化為與之相對應的元件符號，而后我們就可以用這些元件符號來設計數字鐘的頂層原理圖，如圖4所示。本設計中要仿真的對象為數字鐘，須設定一個1Hz的輸入時鐘信號和一個校時脈沖SET,模擬的設置開關信號MODE的波形,為了能夠看到合適的仿真結果,假定網絡時間(Girl Size)為10.0ns，總模

擬的時間（END TIME）為3ms。

三、軟件仿真 1、60進制計數器的仿真結果如下：

60進制計數器仿真波形圖 2、24進制計數器仿真結果如下：

24進制計數器仿真波形圖

3、數字鐘的頂層電路仿真結果如下：

數字鐘的頂層電路波形仿真圖

四、討論

數字時鐘基于MAX+ plus II設計, 經過軟件仿真并下載到硬件(電子EDA 10

實驗開發系統)實現, 結果表明本設計是合理可行的,但是感覺很繁瑣，是不是可以考慮一種過程簡單一點的呢？通過查閱大量資料發現是可以的。其另一種設計思想及方法是以語言描述為主, 原理圖設計相結合。但是使用過多可能會導致編譯失敗。所以在設計的過程中，如何取舍是一個難題，本人認為對于我這樣基礎不是很扎實的，采用前者是比較合理的。

五、參考文獻

（1）張輝宜，數字邏輯 中國科學技術大學出版社

（2）廖裕評，陸瑞強,CPLD數字電路設計__使用 MAX+Plus II[M],北京:清華大學出版社

六、心得體會

我學到了很多東西，掌握了數字邏輯的各種設計方法

第五篇：《數字邏輯電路》課程教學大綱

《數字邏輯電路》課程教學大綱

第一章 數制與編碼

在數字電路和計算機中，只用0和1兩種符號來表示欣喜，參與運算的數也是由0和1構成的，即二進制數。考慮到人類計數習慣，在計算機操作時，一般都要把輸入的十進制數轉換為二進制數后再由計算機處理；而計算機處理的二進制結構也需要轉換為便于人類識別的十進制數然后顯示出來，因此，需要學習不同的數值及轉換方法。

通過這一章的學習，學習者要理解數字電路的特點以及幾種數制之間的轉換方法 進一步學習后續內容打好基礎；

本章的主要教學內容（教學時數安排：8學時）： §1.1 概述

§1.2 數制與編碼 §1.3 編碼

第二章 邏輯代數

本章主要介紹邏輯代數的基本定理和定律，常用公式及三大規則（代入、反演、對偶）。

通過本章的學習熟悉邏輯代數的各種表示方法（真值表、表達式及邏輯圖等），理解各種邏輯門的圖形符號，理解最小項的基本概念及標準與或式的表示方法。掌握邏輯代數變換技巧及邏輯代數化簡方法。

本章的主要教學內容（教學時數安排：8學時）： §2.1 邏輯代數的基本概念 §2.2 邏輯代數的運算法則 §2.3 邏輯代數的表達式 §2.4 邏輯代數的公式簡化法

第三章 門電路

本章介紹典型TTL集成電路的基本工作原理，典型TTL與非門主要外部特性（電壓傳輸特性、輸入特性、輸出特性），OC門和TS門的圖形符號及邏輯功能，及其正確應用的注意事項。

要了解典型TTL集成電路的基本工作原理，要求掌握典型TTL與非門主要外部特性（電壓傳輸特性、輸入特性、輸出特性），熟悉一些主要參數，理解OC門和TS門的圖形符號及邏輯功能，了解其正確應用及注意事項。了解MOS門電路（特別是CMOS門電路）的構成，熟悉邏輯特性。

本章的主要教學內容（教學時數安排：8學時）： §3.1 概述

§3.2 體二極管和三極管的開關特性 §3.3 分立元件門 §3.4 TTL集成門

§3.5 其他類型的雙極型集成電路 §3.6 MOS集成們

第四章 組合邏輯電路

本章主要介紹了掌握組合邏輯電路的分析方法，一些常用的組合邏輯電路，如加法器、數據選擇器、數據分配器等，以及半導體數碼管的基本結構和引腳符號的含義，組合邏輯電路的競爭冒險現象。

通過本章的學習，要掌握組合邏輯電路的分析方法，以識別給定電路的邏輯功能，能設計一些簡單的，常用的組合邏輯電路，掌握編碼器、譯碼器的基本概念及應用方法，了解半導體數碼管的基本結構和引腳符號的含義，了解加法器、數據選擇器、數據分配器的基本原理和應用，了解組合邏輯電路的競爭冒險現象。

本章的主要教學內容（教學時數安排：8學時）： §4.1 概述

§4.2 若干常用的組合邏輯電路

§4.3 基于Verilog HDL的組合邏輯電路設計 §4.4 組合邏輯電路的競爭——冒險現象

第五章 觸發器

本章主要介紹了基本RS觸發器的組成、工作原理、邏輯功能及邏輯功能的描述方法，還有同步觸發器的電路結構，邏輯功能，主要介紹了邊沿JK觸發器、T觸發器、維持阻塞D觸發器集成JK、D觸發器。

通過本章的學習，要理解掌握基本RS觸發器的組成、工作原理、邏輯功能及邏輯功能的描述方法，了解同步觸發器的電路結構，熟記其邏輯符號、邏輯功能，并會熟練運用，掌握主從JK觸發器、T觸發器、維持阻塞D觸發器的邏輯符號，邏輯功能；掌握集成JK、D觸發器的使用常識。

本章的主要教學內容（教學時數安排：8學時）： §5.1概述

§5.2 基本RS觸發器 §5.3 鐘控觸發器 §5.4 集成觸發器

§5.6 觸發器之間的轉換

§5.7 基于Verilog HDL的觸發器設計

第六章 時序邏輯電路

本章主要介紹了時序邏輯電路的概念及與組合邏輯電路的區別，寄存器的電路組成、常見類型及邏輯功能，以及時序邏輯電路的分析方法和設計方法，重點介紹了常見的二進制、十進制計數器工作原理及功能，集成寄存器、計數器的工作原理與設計方法。本章是本課程的重要部分。

通過本章的學習，掌握時序邏輯電路的概念及與組合邏輯電路的區別，掌握寄存器的電路組成、常見類型及邏輯功能，熟練掌握時序邏輯電路的分析方法和設計方法，掌握常見的二進制、十進制計數器工作原理及功能，了解集成寄存器、計數器的使用常識。

本章的主要教學內容（教學時數安排：8學時）： §6.1 概述

§6.2 數碼寄存器和移位寄存器 §6.3 計數器 §6.4 基于Verilog HDL的時序邏輯電路的設計

第七章 脈沖單元電路

本章主要介紹脈沖波形的主要參數，555定時器、單穩態觸發器、施密特觸發器、多諧振蕩器的電路組成、工作原理以及各種觸發器的應用。

通過本章的學習后，要掌握脈沖產生和變換電路的調試方法熟悉脈沖波形的主要參數，掌握單穩態觸發器、施密特觸發器、多諧振蕩器的電路組成和工作特點，掌握555定時器的功能。

本章的主要教學內容（教學時數安排：6學時）： §7.1 概述

§7.2 施密特觸發器 §7.3 單穩態觸發器 §7.4 多諧振蕩器

第八章 數模和模數轉換

本章主要介紹了 A/D與D/A轉換電路的概念及A/D與D/A轉換的區別，A/D與D/A轉換電路組成、常用參數、分辨率和誤差。

通過本章的學習后，要掌握A/D與D/A轉換電路的概念及A/D與D/A轉換的區別，掌握A/D與D/A轉換電路組成、常用參數、分辨率和誤差，熟練掌握轉換的使用環境和特定型號。

本章的主要教學內容（教學時數安排：6學時）： §8.1 概述 §8.2 數模轉換 §8.3 模數轉換

第九章 程序邏輯電路

半導體存儲器是程序邏輯電路中的主要組成部分。本章主要介紹了程序邏輯電路的結構和特點，然后系統的介紹了半導體存儲器的工作原理和使用方法。

通過本章的學習后，要了解程序邏輯電路的結構和特點，并掌握半導體存儲器的工作原理和使用方法

本章的主要教學內容（教學時數安排：4學時）： §9.1 概述

§9.2 隨機存儲器 §9.3 只讀存儲器

§9.4 程序邏輯電路的應用

制定者：

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