数字逻辑设计及应用教学大纲

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1、《电子信息工程》专业教学大纲《数字逻辑设计及应用》课程教学大纲课程编号：53000540学时：64学分：4课外上机：16学时先修课程：《高等数学》、《电路分析基础》、《模拟电路基础》教材:《DIGITALDESIGN---Principles&Practices》(ThirdEdition),JohnF.Wakerly,高等教育出版社，2001年5月《数字设计—原理与实践》（原书第三版）JohnF.Wakerly林生等译机械工业出版社2003年8月一、课程的性质和任务本课程是通讯工程、电子信息工程、测控技术与

2、仪器、自动化、生物医学工程等多个专业方向所共有的一门重要技术基础课。要求学生通过本课程学习掌握数字逻辑电路的基本原理与特性、数字逻辑电路的基本分析方法、数字逻辑电路设计和综合的基本技能、常用数字电路功能单元的实际应用技巧。同时要求同学能够理解数字逻辑电路与模拟电路之间的密切关系，了解EDA技术对于数字逻辑电路设计分析的重大意义。二、教学内容和要求1.课堂理论教学（62学时）第一章引论（2学时）介绍数字逻辑电路的特点、数字逻辑电路在电子系统设计中的地位、数字逻辑电路与模拟电子电路之间的关系、简单介绍EDA设计工

3、具、VHDL语言对数字逻辑设计作用和影响。第二章数系与代码（6学时）重点学习掌握：5《电子信息工程》专业教学大纲十进制、二进制、八进制和十六进制数的表示方法以及它们之间的相互转换、非十进制数的加减运算；符号数的表达：符号-数值码（Signed-MagnitudeSystem、原码），二进制补码(two'scomplement，补码)、二进制反码（ones'complement,反码）表示以及它们之间的相互转换；带符号数的补码的加减运算；BCD码（BinaryCodesforDecimalnumbers）、格雷

4、码（Graycode、葛莱码）的特点，它们与二进制数之间的转换关系；二进制数的浮点数表达（补充）；学习了解：字符的代码表示，二进制代码在状态，条件等的表示方面的应用；第三章数字电路（4学时）重点学习掌握：作为电子开关运用的二极管、双极型晶体管、MOS场效应管的工作方式；以CMOS倒相器电路的构成及工作状态分析；逻辑电路的静态、动态特性分析，等价的输入、输出模型；学习理解：特殊的输入输出电路结构：CMOS传输门、施密特触发器输入结构、三态输出结构、漏极开路输出结构；学习了解其他类型的逻辑电路：TTL,ECL等；

5、不同类型、不同工作电压的逻辑电路的输入输出逻辑电平规范值以及它们之间的连接配合的问题。第四章组合逻辑设计原理（10学时）重点学习掌握:逻辑代数的公理、定理，对偶关系，以及在逻辑代数化简时的作用；逻辑函数的表达形式：积之和与和之积标准型、真值表；组合电路的分析：逻辑函数表达式的产生过程及逻辑函数表达式的基本化简方法—函数化简方法；组合电路的综合过程：将功能叙述表达为组合逻辑函数的表达形式、逻辑函数表达式的化简—函数化简方法和卡诺图化简方法、使用与非门、或非门表达的逻辑函数表达式、逻辑函数的最简表达形式及综合设计

6、的其他问题：无关项的处理、冒险问题和多输出逻辑化简的方法。第五章组合逻辑设计实践（10学时）重点学习掌握：利用基本的逻辑门完成规定的组合逻辑电路的设计任务：如译码器、编码器、多路选择器、多路分配器、异或门、比较器、全加器；利用基本的逻辑门和已有的中规模集成电路（MSI）5《电子信息工程》专业教学大纲逻辑器件如译码器、编码器、多路选择器、多路分配器、异或门、比较器、全加器、三态器件等作为设计的基本元素完成更为复杂的组合逻辑电路设计的方法。第七章时序逻辑设计原理（10学时）重点学习掌握:基本时序元件R-S型,D型

7、,J-K型,T型锁存器、触发器的电路结构，工作原理，时序特性,功能表，特征方程表达式，不同触发器之间的相互转换；扫描触发器(ScanFlip-Flop)特性及基本应用；钟控同步状态机的模型图，状态机类型及基本分析方法和步骤，使用状态图表示状态机状态转换关系；时序状态机的设计：状态转换过程的建立，状态的化简与编码赋值、未用状态的处理-最小风险方案和最小代价方案、使用状态转换表的设计方法、使用状态图的设计方法。学习了解：时序电路设计中的其他的设计方法。第八章时序逻辑设计实践（10学时）重点学习掌握：利用基本的逻辑

8、门、时序元件作为设计的基本元素完成规定的钟控同步状态机电路的设计任务：计数器、位移寄存器、序列检测电路和序列发生器的设计；利用基本的逻辑门和已有的中规模集成电路（MSI）时序功能器件作为设计的基本元素完成更为复杂的时序逻辑电路设计的方法。学习了解：时序电路设计中的其他问题：组合电路与时序电路的比较，大型时序电路的结构划分，时钟歪斜，异步输入处理等。第十章存储器及其在数字逻辑系统实现中的运用（4学时）