讯阳文艺网数字电路与逻辑设计
课程编号：2109526
英文名称：Digital Circuits and Logic Design
课程类别：工程基础课
学时/学分：48+10/3.5
先修要求：电路，模拟电路
课程负责人：张俊涛
课程目标《数字电路与逻辑设计》是电子信息类和计算机类相关专业一门重要的工程基础课。课程以原理为主线，以器件为基础，为应用为目标，讲述电子系统设计中常用的中、小规模数字逻辑器件的设计原理、功能与应用，以及数模混合器件的电路结构、原理与应用，主要包括基本门电路、组合逻辑器件、时序逻辑器件以及存储器、脉冲电路和A/D和D/A转换器。通过逻辑代数基本理论和数字电路分析与设计方法的讲述，一方面使学生掌握数字系统单元电路的功能、特性与应用，另一方面培养学生具有初步的数字系统的分析与设计能力。课程的主要目标是通过理论课程教学以及实验两个环节，培养学生能够应用逻辑代数理论设计典型的数字逻辑器件，应用电路知识分析门电路、定时器以及A/D和D/A转换器的工作原理，通过仿真方法分析数字电路与系统，以获得有效结论；能够针对数字应用系统的功能需求，完成系统功能部件的设计；能够综合运用电子技术知识和技术对数字或数模混合电路的实际工程问题进行系统表达，分析和论证，以适应信息社会对工程应用人才的需求。具体的课程目标为：目标1. 理论课程教学目标：（1）掌握数字电路的基本概念和逻辑代数的基本理论，能够应用逻辑代数分析和设计数字逻辑电路；（2）培养学生能够分析数字系统的基本组成单元如锁存器与触发器、存储器、脉冲电路以及A/D和D/A转换器的电路结构、功能原理及应用，并提出优化设计方案；（3）培养学生能够根据实际电子系统的功能和指标要求完成数字电路各功能模块的设计，如信号的产生和功能模块的构建，并能够在设计环节中体现新器件和新技术的使用，具体初步的创新意识，为形成综合职业能力打下基础；（4）培养学生能够运用仿真软件如Multisim/Proteus对数字系统和数模混合系统进行分析，并能够体会到仿真软件的局限性；（5）培养学生搜索查阅计算机领域的相关器件和技术资料，不断了解相关前沿及发展趋势的终生学习意识和能力。目标2. 实验教学目标：
通过课程实验培养学生基本的实验技能和实验方法，掌握常用门电路、译码器和数据选择器以及计数器的功能、特性与应用，能够针对数字系统或数模混合系统的实际工程问题设计实验、测试实验数据，并得出有效结论，并且根据测试结果对系统进行评价和进一步完善。培养学生能够根据数字电子技术课程实验内容，撰写实验报告，准确、清晰表达实验相关结果，达到学院实验报告撰写要求。
课程目标对毕业要求的支撑关系
| 毕业要求 | 支撑的课程 目标 |
|
| 毕业要求2： 问题分析：能够应用数学、自然科学和工程科学的基本原理，识别、表达、并通过文献研究分析计算机及相关技术领域复杂工程问题，以获得有效结论； |
2.2能够运用数学、物理和计算机科学基本原理，选取适当的数学模型，正确表达计算机及相关技术领域复杂工程问题。 | 1 |
| 毕业要求4： 研究：能够基于科学原理并采用科学方法，对计算机及相关技术领域复杂工程问题进行研究，包括设计实验、数据分析与数据解释等，并通过信息综合得到合理有效的结论； |
4.2 能够根据计算机复杂工程问题研究对象的特征，选择正确的研究路线，设计实验方案； | 2 |
| 毕业要求5： 使用现代工具：能够针对电子信息领域的复杂工程问题，使用信息技术工具，选择并合理使用相关的计算机辅助设计工具、软硬件设计平台与模拟仿真平台，具备选择和使用现代电子仪器设备的能力，并理解其局限性。 |
5.2能够针对电子信息和计算机领域复杂工程问题，选择并合理使用计算机辅助设计、模拟仿真软件、软硬件设计开发平台，并理解其局限性。 | 1 |
课程目标对应的教学内容和教学要求
本课程的基本知识点包括逻辑代数的基本理论，组合逻辑电路的分析与设计、时序逻辑电路的分析与设计，存储器、脉冲电路以及D/A和A/D转换器的功能、原理与应用等，要求学生在熟练掌握这些知识点的同时，还能够综合运用上述知识进行数字系统设计，具备解决电子信息和计算机领域复杂工程问题的基本能力。对于逻辑代数，要求学生能够掌握逻辑运算的概念和应用、逻辑函数的表示方法，逻辑函数的化简方法以及无关项在逻辑函数化简中的应用。对于组合逻辑电路，要求学生熟悉组合逻辑电路的基本概念，掌握组合逻辑电路的分析与设计方法以及常用组合逻辑器件的功能与应用，并且能够应用组合器件，根据要求设计简单的数字单元电路。对于时序逻辑电路，要求学生熟悉时序逻辑电路的基本概念，掌握时序逻辑电路的分析与设计方法以及常用时序逻辑器件的功能与应用，并且能够应用相关器件，根据要求设计较为复杂的数字系统。对于存储器，要求学生熟悉存储器件的功能和分类，并且能够基于存储器设计较为复杂的数字系统。对于脉冲电路，掌握三种脉冲电路的功能、典型电路的原理以及常用的脉冲器件，能够基于555定时器实现三种脉冲电路。对于D/A和A/D转换器，要求学生掌握典型的D/A和A/D转换器的电路结构和工作原理，熟悉常用的D/A和A/D转换器件，能够应用D/A和A/D转换器设计较为复杂的数模混合系统，并且能够考虑经济、社会、 健康、安全、法律、文化以及环境等因素。通过学生分组进行课程实验和研讨，培养学生的团队协作、文献检索、语言表达、沟通交流等能力。
教学方法
（1）数字电路紧贴实际应用。在课程教学中，将编码器、译码器、数据选择器、寄存器和计数器的应用等教学内容封装在实际问题中，教学设计以解决实际问题为目标，然后引出具体的器件类型和设计方法，从而形成实际问题、器件类型和设计方法等逐步深入的教学过程，深化教学效果。（2）采用仿真演示等现代教学方法。在教学过程中，通过仿真软件及时地演示功能电路的应用，深化教学效果，提高教学效率。（3）学生自学和教师精讲结合。在具体的教学过程中，教师精讲教学内容，然后通过“思考与练习”讨论环节翻转课堂，深一步开拓学生思维，深化应用，并适时布置相关作业，提高教学效果。（4）理论与实践相结合。数字电路课程实践性强，因此通过大量的应用实例、功能电路的演示与分析、问题剖析、课堂练习等加深对课程内容的理解和掌握。（5）实践环节包括课内实践和课外实践。课内实践主要是课程实验，课外实践根据学生的兴趣和爱好选择有关设计项目，要求学生课外完成。（6）学生分成小组。通过小组集体完成一些复杂的项目开发，如抢答器、交通灯和信号源等培养学生的团队精神和协作能力，使学生体会团队的力量。
课程的考核内容和考核方式课程考核（考试和考查结合）应以考核学生能力培养目标的达成为主要目的。以检查学生对各知识点的掌握情况为主要内容。能力目标达成评价与考核总成绩中，期末考试成绩占70%，实验成绩占20%，平时作业占10%。
（1）课程目标达成考核与评价方式及成绩评定
| 课程目标 | 支撑毕业要求 | 考核与评价方式及成绩比例（%） | 成绩比例（%） | ||||
| 考勤、课堂表现及笔记 | 平时 作业 |
大作业 | 课程 实验 |
期末 考试 |
|||
| 毕业要求2.2 | 2 | 6 | 2 | 70 | 78 | ||
| 课程目标2 | 毕业要求4.2 | 20 | 22 | ||||
| 2 | 6 | 6 | 20 | 70 | 100 |
（2）考勤及课堂表现评价标准
| 基本要求 | 考核学生平时到课情况、听课状态、笔记情况，以及课堂所学知识的即时测验。 |
| 分值比例 (%) | 100% |
| 优秀 （90-100） |
不无故旷课，或请假缺课不超过2学时；认真听讲，回答问题正确；笔记内容完整，书写认真；课堂测验90分以上。 |
| 不无故旷课，或请假缺课不超过4学时（但大于2学时）；认真听讲，回答问题正确；笔记内容涵盖本学期所学大部分内容，书写认真；课堂测验为80-90分。 | |
| 无故旷课累计不超过2学时或请假缺课累计超过6学时（但大于4学时）、听讲较认真，回答问题较正确；笔记内容较完整，书写较认真；课堂测验为70-80分。 | |
| 无故旷课累计不超过4学时（但超过2学时）或请假缺课累计超过8学时（但大于6学时）、听讲一般，回答问题基本正确；笔记内容基本完整，书写较认真；课堂测验为60-70分。 | |
| 无故旷课累计超过8学时或请假缺课累计超过24学时、不认真听讲，回答不出课堂提问；笔记所缺内容较多，书写不认真；课堂测验为60分以下。 |
（3）大作业评价标准
（4）实验评价标准
（5）课程考试考核与评价标准
课程的评价与持续改进机制
课程考核结束后，任课教师将会对本课程的毕业要求达成情况进行相应的分析。主要根据学生的课程考试试卷、实验报告情况、平时作业和课堂表现、学生自我评估结果进行分析。学院本科教学工作指导委员会指派2-3名教授对任课教师的课程教学目标达成情况分析材料进行审核。教师要根据达成情况计算、分析结果，改进相应教学方法、教学内容和考核等环节，以便学生能更好地达到毕业要求的能力。除了学院的本科教学工作指导委员会对课程教学目标达成情况进行审核外，教师也要根据学院和学校督导的听课检查情况、在答疑和批改作业试卷等过程中发现的问题，适时进行自评和及时总结，并进行自我改进。本课程为电子信息类与计算机类专业的专业必修课，教学内容可以随着学科的不断发展进行必要的调整。
教材和参考教材信息教材
张俊涛编著. 数字电路与逻辑设计. 北京：清华大学出版社，2017.
推荐参考教材
（1）[美]John F.Wakerly著，林生等译. 数字设计-原理与实践（原书第4版）. 北京：机械工业出版社，2011.
（2）[美]Ronald J.Tocci 等著，林涛 等译. 数字系统原理与应用（第九版）. 北京：电子工业出版社，2005.
（3）[美]Thomas L.Floyd著，余璆改编. [英文版教材]数字电子技术（第九版）.北京：电子工业出版社，2006.
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编 写 人：张俊涛
审 核 人：电子信息与人工智能学院本科教学工作指导委员会
修订时间：2018.07
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ISBN：9787302552901
定价：69元图书介绍
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