• 脉冲电路与数字逻辑
  • 课程概况: 117 个知识点,182 个教学活动
  • 课程试学中,不记录课程学习情况~

教学大纲

◆ 先修课程

《计算机基础》、《电路原理》

◆ 课程的性质、目的和任务

脉冲电路与数字逻辑在计算机科学与工程中是一门非常重要的基础课程,是计算机组成等课程的先导课程。由于它被广泛应用到工业、军事、航天、航空控制系统、仿真系统、医疗仪器、信息家电、通信设备等众多领域中,所以它正成为信息技术(IT)产业争夺重点之一。尤其因“普适”概念的提出,使得数字逻辑技术不断进入新应用领域,并为计算机体系结构、嵌入式系统、并行/协同处理、分布式计算模型、多机系统与智能化技术、局域网与数据通信技术的研究和应用奠定了研究和开发基础。

本课程的教学目的是使学生获得数字技术方面的基本理论、基本知识和基本技能,掌握数字电路的基本分析和设计方法。通过本课程的学习,使学生掌握数字逻辑部件级和数字系统级的基本分析和设计方法,具备利用新型数字器件和硬件描述语言设计调试各种功能部件和简单数字系统的能力,并为学习微机原理等后续专业课程和用中、大规模集成电路设计数字系统奠定基础。

本课程的任务是使学生掌握数字电子技术的基本理论和基本知识,具有较强的数字电路应用能力和实验技能,对学生进行逻辑思维能力训练,为学习后续专业课准备必要的知识,并为从事有关实际工作奠定必要的基础。

◆ 课程的基本要求

学习内容

学时安排

学习目标

第一章 基础知识

6

了解数字逻辑的基本概念。

第二章 集成门电路

4

了解集成电路逻辑门的工作原理和几种常用的集成电路类型。

第三章 逻辑代数基础

6

理解逻辑代数的基本概念、定义和规则,熟悉逻辑函数的表示形式及其化简。

第四章 组合逻辑电路

10

掌握组合逻辑电路的特点,能够分析和设计组合逻辑电路。

第五章 同步时序逻辑电路

10

掌握常用的触发器功能和时序逻辑电路的特点,能够分析和设计同步时序逻辑电路。

第六章 采用中规模集成电路的逻辑设计

4

了解常用的中规模集成电路器件及其设计方法。

第七章 可编程逻辑

6

了解常见的可编程逻辑器件的工作原理。

第八章 VHDL程序设计

20

掌握VHDL语法和程序结构,能够用VHDL设计简单的逻辑电路。

第九章 基于VHDL的数字系统功能模块设计

6

掌握VHDL在实际综合应用中的一些方法和注意事项。

合 计

72

 

◆ 本课程的要求和内容

第一章 基础知识

一、学习要求

通过本章的学习,要求学生掌握数字逻辑的基本概念。为本课程后续部分的学习打下基础。

本章要了解数字系统、数字逻辑的概念。理解几种常用的编码及其转换关系。重点掌握二进制数的各种代码表示及其运算。

二、课程内容

1、基础概念

2、带符号二进制数的代码表示(重点掌握)

(1)真值与机器数

(2)原码

(3)补码

(4)反码

(5)机器数的运算

3、几种常用的编码

(1)十进制数的二进制编码

(2)可靠性编码

第二章 集成门电路

一、学习要求

通过本章的学习,要求学生掌握集成电路逻辑门的工作原理和几种常用的集成电路类型。

本章要了解DTL、TTL和CML电路的原理和特点,理解脉冲的基本知识和三极管的工作原理。重点掌握三极管的工作区域和三极管工作于各区域的条件。

二、课程内容

1、脉冲的基本知识

(1)脉冲的产生

(2)常见的脉冲波形

(3)脉冲信号的参数描述

2、晶体二极管的特性和参数

(1)二极管的符号表示

(2)二极管的特性曲线和参数

3、晶体三极管的特性和参数

(1)三极管的符号表示

(2)三极管的三个工作区域及其条件

4、集成电路逻辑门

(1)DTL逻辑门电路

(2)TTL集成电路

(3)CML集成电路

第三章 逻辑代数基础

一、学习要求

通过本章的学习,要求学生理解逻辑代数的基本概念、定义和规则,熟悉逻辑函数的表示形式及其化简。本章要了解逻辑函数的代数化简的方法。理解逻辑函数的基本概念、基本定义和规则;逻辑函数的表达形式;逻辑函数表达式的各种形式和转换关系。重点掌握卡诺图化简法。

二、课程内容

1、逻辑代数的基本概念

(1)逻辑变量与基本逻辑运算

(2)逻辑函数及逻辑函数间的相等

(3)逻辑函数的表示方法

2、逻辑代数的基本定理及规则

(1)基本定理

(2)重要规则

3、逻辑函数表达式的形式与变换(重点掌握)

(1)逻辑函数表达式的基本形式

(2)逻辑函数表达式的标准形式

(3)逻辑函数表达式的转换

4、逻辑函数的化简

(1)代数化简法

(2)卡诺图化简法(重点掌握)

第四章 组合逻辑电路

一、学习要求

通过本章的学习,要求学生掌握组合逻辑电路的分析与设计。本章要理解组合逻辑的特点,组合逻辑电路分析的原理和过程。重点掌握组合逻辑电路的设计步骤。

二、课程内容

1、数字系统模型概述

(1)数字逻辑电路的分类

(2)组合逻辑模型

2、逻辑门电路的逻辑符号

(1)简单逻辑门电路

(2)复合逻辑门电路

3、组合逻辑电路的分析

4、组合逻辑电路的设计(重点掌握)

(1)单输出组合逻辑电路的设计

(2)多输出组合逻辑电路的设计

第五章 同步时序逻辑电路

一、学习要求

通过本章的学习,要求学生掌握常用的触发器功能、同步时序逻辑电路的分析和设计。本章要了解同步时序逻辑电路的分析。理解状态表和状态图。重点掌握几种常用触发器的功能和同步时序逻辑电路的设计。

二、课程内容

1、时序逻辑电路的结构与类型

2、状态表与状态图

(1)Mealy型状态表和状态图

(2)Moore型状态表和状态图

3、触发器

(1)触发器基础知识

(2)基本R-S触发器

(3)时钟控制R-S触发器

(4)D触发器

(5)J-K触发器

(6)T触发器

4、同步时序逻辑电路的分析

(1)同步时序逻辑电路的分析方法

(2)同步时序逻辑电路的分析举例

5、同步时序逻辑电路的设计

(1)建立原始状态图(重点掌握)

(2)状态简化(重点掌握)

(3)状态编码

(4)确定激励函数和输出函数

(5)画逻辑电路图

第六章 采用中规模集成电路的逻辑设计

一、学习要求

通过本章的学习,要求学生掌握中规模集成电路的设计思想及各种常用的中规模集成电路元器件。本章要了解采用中规模元器件的逻辑电路的设计。理解采用中规模集成电路设计逻辑电路的主要思想。重点掌握几种常见中规模集成电路元器件的功能。

二、课程内容

1、基于中规模集成电路的数字系统的分析与设计

(1)中规模集成电路设计方法

(2)中规模集成电路设计要求

2、常用中规模集成电路元器件

(1)二进制加法器

(2)译码器

(3)编码器

(4)多路选择器

(5)多路分配器

(6)计数器

(7)寄存器

(8)移位寄存器

第七章 可编程逻辑

一、学习要求

通过本章的学习,要求学生了解可编程逻辑的相关概念。本章要了解PLD的演变和优势。理解PLD的简化图表示和PLD的几种类型。

二、课程内容

1、PLD概述

(1)可编程逻辑器件的演变

(2)可编程逻辑器件的好处

(3)可编程逻辑器件的内部结构及简化图表示

2、PLD的类型

(1)只读存储器PROM

(2)现场可编程逻辑阵列FPLA

(3)可编程阵列逻辑PAL

(4)通用阵列逻辑GAL

◆ 自学安排

第二章的内容