數字邏輯設計及應用課程教學大綱

1、《數字邏輯設計及應用》課程教學大綱課程編號：53000540適用專業(yè)：電子信息、電氣工程、自動控制及其他應用數字技術的相關專業(yè)學時數：64學分數：4開課學期：第4學期先修課程：《大學物理》、《軟件技術基礎》、《電路分析基礎》、《模擬電路基礎》執(zhí)筆者：姜書艷編寫日期：2011.9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(yǎng)目標的作用；學生通過學習該課程后，在思想、知識

2、、能力和素質等方面應達到的目標）：“數字邏輯設計及應用”課程是信息技術類專業(yè)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，是研究數字系統硬件設計的入門課程。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思想；培養(yǎng)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(yǎng)。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分析設計方法和電路的運用過程。通過本課程的學習，使學生掌握數字邏輯電路的

3、基本理論、基本分析和設計方法，為學習后續(xù)課程準備必要的數字電路知識。本課程在培養(yǎng)學生嚴肅認真的科學作風和邏輯思維能力、分析設計能力、歸納總結能力等方面起重要作用。二、課程內容安排和要求（一）教學內容、要求及教學方法（一）教學內容、要求及教學方法1.課堂理論教學課堂理論教學（64學時）學時）第一章第一章引論引論（2學時）學時）了解：數字電路的發(fā)展及其在信息技術領域中信息技術領域中的地位；數字信號與模擬信號之間的關系及數字信號的特點；數字系

4、統輸入輸出特性及其邏輯特點，數字邏輯電路的主要內容。第二章第二章信息的數字表達信息的數字表達（4學時）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、二進制數的運算；符號數的表達：符號數值碼（SignedMagnitudeSystem、原碼），二進制補碼(twoscomplement，補碼)、二進制反碼（onescomplement反碼）表示以及它們之間的相互轉換；符號數的運算；溢出的概念。掌握：其他信息

5、的編碼表達：BCD碼（BinaryCodesfDecimalnumbers）、n中取1碼（獨熱碼）、格雷碼（Graycode）的特點及其與二進制數之間的轉換關系；Demgan’sTheem）；信號名和有效電平（SignalNameActiveLevels)；“圈到圈”的邏輯設計（BubbletoBubbleLogicDesign）；電路定時(CircuitTiming)；ParityCircuit(奇偶校驗電路)的原理、應用；了解：文檔

6、標準。第七章第七章時序邏輯設計原理時序邏輯設計原理（10學時）學時）掌握:基本時序元件RS型、D型鎖存器以及D型觸發(fā)器的電路結構、工作原理、時序特性、功能表、特征方程表達式；掌握:時鐘同步狀態(tài)機的模型圖，狀態(tài)機類型及基本分析方法和步驟，使用狀態(tài)圖表示狀態(tài)機狀態(tài)轉換關系；掌握:時鐘同步狀態(tài)機的設計方法，包括狀態(tài)轉換過程的建立，狀態(tài)的化簡與編碼賦值，未用狀態(tài)的處理最小風險(Minimalrisk)方案和最小代價(Minimalcost)方案

7、，使用狀態(tài)轉換表及狀態(tài)轉換圖的設計方法。理解：組合邏輯電路和時序邏輯電路的基本概念；有限狀態(tài)機（FiniteStateMachine）、時鐘觸發(fā)沿（ClockTick）、占空比（DutyCycle）的含義；基本雙穩(wěn)態(tài)元件(BistableElements)的結構和亞穩(wěn)態(tài)特性（MetastableBehavi）；鎖存器（Latches）與觸發(fā)器（FlipFlops）的區(qū)別；建立時間和保持時間的概念；時序邏輯電路的分類；了解：JK型、T型觸

8、發(fā)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(fā)器之間的相互轉換；了解：利用硬件描述語言（Verilog語言）對各種類型觸發(fā)器進行仿真，加深對各種類型觸發(fā)器功能作用的理解；學習用Verilog語言設計時序電路。了解：時序電路設計中的其他的設計方法。第八章第八章時序邏輯設計實踐時序邏輯設計實踐（12學時）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時鐘同步狀態(tài)機電路的設計任務：計數器、移位寄存器、序列檢

9、測電路和序列發(fā)生器的設計；掌握：利用基本的邏輯門和已有的中規(guī)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：二進制計數器及其應用：模n計數器的設計；移位寄存器及其應用：串并轉換（SerialtoParallelConversion）原理，環(huán)形計數器（RingCounter）和扭環(huán)計數器（TwistedRingCounters）的電路結構工作原理及應用；修改成自啟動的方法。了解：線性反饋移位寄

10、存器(LFSR)計數器的特點、設計方法及應用；迭代與時序電路（IterativeversusSequentialCircuits)；了解：掃描觸發(fā)器(ScanFlipFlop)特性及基本應用；了解：開關消抖(SwitchDebouncing)電路、總線保持電路（BusHolderCircuit）原理；了解：利用QuatusII(MAXplusII)文本法等（Verilog語言）進行時序電路基本功能單元及大中型綜合性電路的仿真分析和設計。

11、了解：時序電路文檔標準(SequentialCircuitDocumentationStards)；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（ClockSkew)，異步輸入處理等。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。第九章第九章存儲器（存儲器（2學時）學時）了解：存儲器（ROMSRAM）的基本工作原理和結構；