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1、数字电子技术课程标准一、概述(一)课程性质本课程是五年制高职应用电子专业的专业主干项目课程。本课程的任务是训练掌握数字电路的相关理论,使学生对于常用数字集成电路的应用能力,掌握常见仪器、仪表的使用,熟悉简单电子产品的一般设计过程,培养学生独立分析问题和解决问题的能力,训练学生的创新能力。本课程是模拟电子设计与制作的后续课程。(二)课程基本理念本课程是高职应用电子专业的专业主干项目课程,通过本课程的学习,使学生具有相关职业高等应用性人才所必须的逻辑代数、门电路、组合逻辑电路、触发器、时序逻辑电路、脉冲波形的产生与整形、A/D转换与D/A转换等有关知识和常用仪器仪表使用、数字电路与功能电路测试、电
2、路设计、电路制作与调试等技能。本课程是单片机应用技术、电子CAD、电子产品维修、电子产品设计等课程的预备课程。(三)课程设计思路1、按照“以能力为本位,以职业实践为主线,以项目课程为主体的任务化专业课程体系”的总体设计要求,该门课程以形成具有灵活应用常用数字集成电路实现逻辑功能的能力为基本目标,彻底打破学科课程的设计思路,紧紧围绕工作任务完成的需要来选择和组织课程内容,突出工作任务与知识的联系,让学生在职业实践活动的基础上掌握知识,增强课程内容与职业岗位能力要求的相关性,提高学生的就业能力。2、学习项目选取的基本依据是该门课程涉及的工作领域和工作任务范围,但在具体设计过程中,还根据三人表决器或
3、裁判器、抢答器和数字钟等典型产品为载体,使工作任务具体化,产生具体的学习项目。其编排依据是按照职业实践的逻辑顺序,建立适应职业岗位(群)所需要的学习领域和以项目课程为主体的任务化工作任务(逻辑关系),而不是知识关系。3、依据工作任务完成的需要、高职学生的学习特点和职业能力形成的规律,按照“学历证书与职业资格证书”的“双证”融通设计要求确定课程的知识、技能等内容。构建以能力为本位、以职业实践为主线、以项目课程为主体的任务化专业课程体系,实现高等职业教育专业课程体系的衔接,逐步实行学历证书、职业资格证书的“双证”融通。4、依据各学习项目的内容总量以及在该门课程中的地位分配各学习项目的课时数。5、学
4、习程度用语主要使用“了解”、“理解”、“能”或“会”等用来表述。“了解”用于表述事实性知识的学习程度,“理解”用于表述原理性知识的学习程度,“能”或“会”用于表述技能的学习程度。6、课程框架结构教学项目理论学时(含实验)实训学时1设计与制作裁判器电路20202设计与制作抢答器电路16163设计同步计数器电路16164设计与制作方波发生器885设计与制作数字钟电路30合计6090二、课程目标(一)、总目标使学生具备本专业的高素质劳动者和高级技术应用性人才所必需的电子设计基本知识和灵活应用常用数字集成电路实现逻辑功能的基本技能;为学生全面掌握电子设计技术和技能,提高综合素质,增强职业变化的适应能力
5、和继续学习能力打下一定基础;通过项目的解决,培养学生团结协作、敬业爱岗和吃苦耐劳的品德和良好职业道德观。(二)、具体目标会用各种表示方法描述数字电路逻辑功能。会常用数字集成电路的正确使用方法。会分析较复杂数字逻辑电路的逻辑功能。能根据工作要求,完成简单数字逻辑电路的设计。能通过对数字集成电路芯片资料的阅读,了解数字集成电路的逻辑功能和使用方法;能分析和排除数字逻辑电路中出现的故障;能熟练掌握数字电路中常用仪器仪表的使用;能画出所设计的数字逻辑电路的电原理图,能列出所设计电路的元器件清单,会写所设计电路的测试说明。三、内容标准项目一 设计与制作裁判器电路(一)学习目标了解基本逻辑运算和复合逻辑运
6、算,了解逻辑运算的定律及规则;会逻辑函数的表示方法,会逻辑函数的变换和化简;会基本门电路逻辑功能的测试方法并了解基本门电路逻辑功能;会用基本门电路设计简单组合逻辑电路。(二)工作任务1. 完成基本门电路的测试;2. 用与非门实现多种逻辑功能;3. 用基本门电路设计制作裁判器电路。任务一 逻辑门电路测试学习目标会实验装置的使用及常用仪表的使用;了解与、或、非、与非、或非、与或非及异或、同或等常用门电路的逻辑功能。工作任务(1)学习与、或、非、与非、或非、与或非及异或、同或等常用门电路的逻辑功能;(2)学习基本逻辑运算;(3)测试TTL和CMOS典型门电路逻辑功能。4、相关实训知识(1)实验室安全
7、用电常识;(2)常用集成门电路及其封装形式;(3)介绍TTL门电路和CMOS门电路的使用注意事项;5、相关理论知识(1)与、或、非、与非、或非、与或非及异或、同或等常用门电路的逻辑功能。(2)基本逻辑运算和复合逻辑运算;(3)TTL集成门电路和CMOS集成门电路主要参数的比较。6、拓展知识简介OC门电路和三态门电路。任务二 用与非门电路实现多种逻辑功能知识和技能目标会用集成与非门实现多种逻辑功能;会运用逻辑运算的规则进行逻辑函数变换。3、工作任务集成与非门实现多种逻辑功能,并搭接出实验电路。4、相关实践知识(1)数字万用表的使用方法;(2)用万用表排除接线错误。5、相关理论知识(1)逻辑代数的
8、基本定律和规则;(2)逻辑函数的化简方法;(3)逻辑函数表达式。任务三 裁判器电路设计与制作1、知识和技能目标能实现各种逻辑功能的变换;会分析和设计组合逻辑电路。2、工作任务分析典型组合逻辑电路;用基本门电路设计判器电路。3、相关实践知识组合逻辑电路设计中的实际问题。4、相关理论知识(1)组合逻辑电路的分析方法;(2)组合逻辑电路的设计方法;(3)用基本门电路实现组合逻辑功能。5、拓展知识(1)基本门电路应用;(2)组合逻辑电路的竞争冒险现象项目二 设计与制作抢答器电路(一)学习目标了解编码器的逻辑功能,了解优先编码器的工作原理,会优先编码器的使用方法;了解变量译码器和显示译码器的逻辑功能,理
9、解 LED数码显示器的工作原理,会LED数码显示电路的使用。理解锁存器电路的工作原理,会使用集成锁存器。(二)工作任务完成四人抢答器设计与制作任务一 译码显示电路的功能测试1、学习目标会数码管显示器的使用方法;了解七段译码器的使用方法;会设计LED数码管显示电路;理解变量译码器电路逻辑功能及使能端的作用;了解变量译码器的其它应用。2、工作任务设计LED数码管显示电路3、相关实践知识用数字万用表测试LED数码管的特性;4、相关理论知识(1)集成七段译码器的逻辑功能及使能端的作用;(2)七段LED数码管的工作原理。5、拓展知识(1)简介常见数码显示器类型;(2)简介常见译码显示电路的类型;任务二
10、编码器电路功能测试1、学习目标了解编码器的逻辑功能;了解优先编码器的编码特点;会编码器的使用方法。2、工作任务测试集成优先编码器的逻辑功能。 4、相关实践知识(1)用万用表排除数字电路中出现的故障;(2)用Multisim仿真编码、译码显示电路。5、相关理论知识(1)8-3线优先编码器逻辑功能;(2)10-4线优先编码器逻辑功能;(3)优先编码器的编码特点。6、拓展知识(1)8-3线编码器和10-4线编码器分别应用于那些电路中;(2)利用集成优先编码器的使能端将8-3线编码器扩展为16-4线编码器;任务三 集成锁存器逻辑功能测试1、知识和技能目标会描述D触发器的逻辑功能,了解时序电路的工作特点
11、; 会用特征方程、状态真值表、状态转移图、时序图描述D触发器的逻辑功能;了解集成锁存器的逻辑功能,并能正确使用。3、工作任务测试集成锁存器的逻辑功能。4、相关实践知识(1)了解实验装置中时序电路实验部分的使用方法;(2)了解时序电路出现故障的检查方法;(3)D触发器的逻辑符合及其含义。5、相关理论知识(1)时序逻辑电路和组合逻辑电路的区别;(2)边沿D触发器的工作特点,会时序逻辑电路的描述方法;(3)集成锁存器逻辑功能和使用方法。6、拓展知识(1)了解触发器和锁存器的区别;(2)集成锁存器的其它应用;(地址扩展等)。任务四 抢答器电路设计1、学习目标(1)了解锁存和解锁的工作原理;(2)了解四
12、人抢答器的工作原理。2、工作任务设计并制作四路抢答器电3、相关实践知识(1)了解较复杂电路的原理图画法和印制板图的绘制方法;(2)了解如何列出设计所用元器件清单;(3)了解如何编制调试说明。4、相关理论知识(1)锁存和解锁的工作原理;(2)四人抢答器的工作原理及设计方法。5、拓展知识用Multisim仿真四人抢答器电路。项目三 设计同步计数器电路(一)学习目标1.了解D触发器和JK触发器的逻辑功能;2.会用D触发器和JK触发器实现模4同步可逆计数器;3.会用D触发器和JK触发器实现分频器功能;4.会用D触发器和JK触发器实现异步十进制计数器功能;5.会同步时序电路的分析和设计方法;6.理解异步
13、时序电路的概念。(二)工作任务1. 测试JK触发器逻辑功能,将JK触发器转换为D触发器,并测试其逻辑功能;2. 用D触发器实现模4同步加法计数器;3. 用JK触发器实现模4同步加法计数器;4. 用集成二进制加法计数器实现十进制加法计数器。任务一 用D触发器实现计数器功能1、学习目标(1)复习和进一步理解D触发器的逻辑功能,了解集成D触发器使用方法;(2)会用D触发器实现模4同步加法计数器;(3)会用D触发器实现8进制异步加法计数器,进一步了解分频的概念。2、工作任务(1)按功能真值表测试D触发器的逻辑功能; (2)写出用集成D触发器实现模4同步加法计数器的步骤并画出电原理图;(3)完成用集成D
14、触发器实现模4同步加法计数器;(4)完成用集成D触发器实现8进制异步加法计数器。4、相关实践知识(1)复位端功能及使用方法介绍;(2)上电复位电路介绍。5、相关理论知识(1)复习D触发器的原理、逻辑功能、时序电路的表示方法;(2)同步时序电路的分析和设计方法;(3)D触发器实现模4同步加法计数器;(4)D触发器实现8进制异步加法计数器。6、拓展知识集成D触发器应用实例(电子骰子的设计与制作)。任务二 用JK触发器实现计数器功能1、学习目标(1)理解JK触发器的功能真值表,了解JK触发器的逻辑功能;(2)会分析同步时序电路逻辑功能;(3)会用JK触发器实现模4同步加法计数器;(4)会用JK触发器
15、实现简单同步时序电路功能;2、工作任务(1)按功能真值表测试JK触发器的逻辑功能; (2)写出用JK触发器实现模4加法计数器的步骤并画出电原理图;(3)完成用集成JK触发器实现模4同步加法计数器;3、相关实践知识如何查阅集成电路芯片资料,如何通过集成电路芯片资料了解电路的逻辑功能。4、相关理论知识(1)JK触发器的原理、逻辑功能。用时序电路的表示方法描述JK触发器逻辑功能;(2)用JK触发器实现模4加法计数器;5、拓展知识用JK触发器实现异步十进制加法计数器;任务三 用集成二进制计数器实现任意进制计数器1、知识和技能目标(1)理解同步置数、异步清零的概念;(2)能用置数法和清零法实现任意进制计
16、数器。3、工作任务(1)用74161实现模4加法计数器; (2)用74161实现模10加法计数器(分别用清零法和复位法实现);(3)用74161实现用于BCD码显示的24进制的计数器。4、相关实践知识通过查阅集成电路芯片资料,了解74160、74162、74191、74192等计数器的逻辑功能及使用方法。5、相关理论知识(1)介绍二进制计数器电路74161、74163的逻辑功能和使用方法;(2)介绍同步置数、异步清零的概念;(3)介绍计数器模数转换的方法。6、拓展知识计数器应用电路举例项目四 设计与制作方波发生器(一)学习目标1、了解集成555电路的工作原理2、了解集成555电路的典型应用(二
17、)工作任务1、学习集成555电路的工作原理2、学习用集成555电路构成方波振荡器、单稳态触发器和施密特触发器的方法3、用集成555电路设计制作方波发生器任务一 学习集成555电路的工作原理及典型应用1、学习目标(1)了解集成555电路的工作原理(2)了解集成555电路方波振荡器;(3)了解集成555电路单稳态触发器;(4)了解集成555电路单施密特触发器。2、工作任务(1)学习集成555电路的工作原理(2)学习用集成555电路构成方波振荡器、单稳态触发器和施密特触发器的方法4、相关实践知识集成555电路输出驱动能力测试5、相关理论知识(1)单稳态触发器的应用;(2)施密特触发器的应用;(3)集
18、成555电路的工作特性。任务二 用集成555电路设计制作方波发生器1、学习目标(1)了解驱动电路设计方法(2)了解衰减电路设计方法;(3)能设计制作调试方波发生器2、工作任务(1)设计振荡电路;(2)设计驱动电路;(3)设计衰减电路;(4)设计制作调试方波发生器4、相关实践知识方波发生器的调试方法5、相关理论知识(1)驱动电路知识;(2)衰减电路知识;6、拓展知识集成555电路设计占空比可调的振荡电路。项目五(课程设计) 设计与制作数字钟电路(一)学习目标1、了解CMOS晶体振荡器电路的组成及利用多位分频器产生方波振荡信号的方法。了解用多位分频器的使用方法; 2、 理解十进制计数器工作原理,会
19、用十进制计数器实现24进制、60进制加法计数器;3、了解与非门组成的基本RS触发器的工作过程,理解消抖动的工作原理;4、了解校时电路及整点报时电路的原理。5、会整点报时电路的设计;6、能用基本门电路设计整点报时控制电路;7、会用NE556双时基电路设计方波振荡器电路;(二)工作任务利用集成逻辑门、集成计数器设计并制作可以正点报时的数字时钟。任务一 秒计数器、分计数器、时计数器的设计1、学习目标(1) 了解十进制计数器的逻辑功能及使用方法;(2) 会用10进制计数器设计60进制计数器和24进制的时计数器。2、工作任务(1)分别用10进制计数器设计60进制计数器和24进制的时计数器;(2)分别将各
20、计数器和数码显示电路相连,校验各计数器是否正常工作;3、相关实践知识如何理解二五十进制计数器不同接法时的时序图。4、相关理论知识(1)74LS390二五十进制计数器的逻辑功能及使用方法;(2)用74LS390实现24进制计数器、60进制计数器。5、拓展知识用可逆计数器实现24进制计数器、60进制可逆计数器。任务二 CD4060组成的振荡器及分频电路1、知识和技能目标(1)能了解CD4060的逻辑功能、管脚功能及使用方法;(2) 会用CD4060产生2Hz的方波振荡信号。2、工作任务利用32.768KHz晶体及CD4060产生2Hz的方波信号3、相关实践知识分频器电路的应用4、相关理论知识(1)
21、CMOS石英晶体振荡电路简介;(2)14级分频电路简介;5、拓展知识方波信号发生器电路简介任务三 分校时电路和秒校时电路的设计1、知识和技能目标(1)了解基本RS触发器的逻辑功能,了解基本RS触发器消抖动的原理;(2) 了解分校时电路和秒校时电路的原理,并正确接入电路中。2、工作任务设计出时位和分位校正电路。3、相关实践知识与或非门的应用。4、相关理论知识(1)介绍基本RS触发器的工作过程,及基本RS触发器消抖动的原理;(2)介绍校时电路的工作原理及正确接入电路的方法。5、拓展知识介绍用或非门组成的RS触发器的逻辑功能。任务四 整点报时电路的设计1、知识和技能目标(1)会用NE556双时基电路
22、构成所需频率振荡器电路;(2) 能用基本门电路实现时序电路,了解鸣叫控制电路的设计原理;2、工作任务设计制作能够正点报时的数字钟电路3、相关实践知识门电路输入输出特性在实际电路中的应用。4、相关理论知识(1)用NE556双时基电路构成振荡电路的工作原理;(2)鸣叫控制电路的工作原理及鸣叫电路的设计过程。5、拓展知识(1)CMOS非门构成的振荡器电路简介;(2)简介异步时序电路的设计方法。任务五 设计数字钟电路1、知识和技能目标(1)会画数字钟电路的电原理图;(2) 会将以上任务中的电路正确连接,完成数字中的制作;(3) 能列出数字钟电路的元器件清单;(4)会写数字钟电路的调试说明,会根据调试说
23、明进行数字钟的调试。总结调试中出现的问题,分析出现问题的原因并写出解决方法;2、工作任务(1)理解数字钟电路项目要求,画出数字钟电路的原理图和印制板布线图;(2)列出数字钟电路的元器件明细清单;(3)按图纸正确连接数字钟电路。(4)写出数字钟电路的调试说明,并按此步骤进行调试。总结调试过程中出现的问题及解决的方法。3、相关实践知识利用Protel绘制电原理图。4、相关理论知识数字钟电路工作原理;5、拓展知识(1)利用可逆计数器将数字钟设计为倒计时器;(2)在数字钟电路中增加闹钟功能;四、实施建议1、教材编写体现项目课程的特色与设计思想,教材内容体现先进性、实用性,典型产品的选取科学,体现地区产业特点,具有可操作性。呈现方式图文并茂,文字表述规范、正确、科学。2、采取项目教学,以工作任务为出发点来激发学生的学习兴趣,教学过程中要注重创设教育情境,采取理论实践一体化,要充分利用挂图、投影、多媒体等现代化手段。3、采取阶段评价和目标评价相结合,理论与实践一体化,要把学生作品的评价与知识点考核相结合。4、开发相关辅导用书,教师指导用书,网络资源,要注重仿真软件的开发。五、说明本课程适用于五年制及三年制高职电子与信息专业、无线电技术专业、通信工程等专业学生。拓展性知识不作考核要求。