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1、数字系统设计教学大纲一、课程基本信息课程名称数字系统设计Digital System Design课程编码OS1222011030开课院部海洋与空间信怠学院课程团队通信系统组学分3.()课内学时52讲授40实聆12上机0 1实践0课外学时52适用专业通信工授课语言中文先修课程模拟电子技术、电路分析课程简介 (必修)数字系统设计是通信工程专业的一门专业基理课。主要教学内容包括数字逻辑基础、组合逻辑电路的分析与设计、时序逻辑电路 的分析与设计、常用中规模集成数字电路芯片的工作原理和应用、数字造辑电路的应用等。通过本课程的学习，使学生获得本专业范围内数字逻辑电路方面的基本知识、基本理论和基本技能；能
2、够利用逻辑代数的逻辑运算和 基本定理，对数字逻辑电路的相关工程问逝进行适当的逻辑描述；能够针对通信工程领域中具体的组合逻辑电路和时序电路，明确电路设 计的关键问题.选择合适的设计方法、开发工具、芯片或HDL语言模型完成方案设计、实验系统搭建.实施实验进行电路功能测试；并 能够分析相关实验数据，得到合理有效的结论。Digital System Design is a professional basic course for communication engineering majors. The main teaching contents include the basis of digi
3、tal logic, the analysis and design of combinational logic circuits, the analysis and design of sequential logic circuits, the working principle and application of comnK)nly used mediuin-scale integrated digital circuit chips, and the application of digital logic circuits.Tln ough the study of this c
4、ourse, students can acquire the basic knowledge, basic theories and basic skills of digital logic circuits within the scope of this major; they can use the logic operations and basic theorems of logic algebra to make appropriate engineering problems of digital logic circuits The logic description of
5、 the system; can clarify the key issues of circuit design fbr specific combinational logic circuits and sequential circuits in the field of communication engineering, select the appropriate design method, development tools and chips to complete the scheme design, experimental system consimction. car
6、ry out experiments(o test the circuit function, and be able to analyze the relevant experimental data to obtain reasonable and eftective conclusions.负责人大纲执笔人审核人二、课程目标序号代号课程目标OBE毕业要求指标点任务自选1Ml目标1 :能够利用逻辑代数的选转运算和基本定理，对数字逻辑电路的相关工程问题进行适当的逻辑 描述。是1.12M2目标2：能够针对通信工程领域中具体的组合遗场电路和时序电路，明确其逻辑关系的基本特征和 电路设计的关键问题
7、,选择合适的设计方法、开发工具、硬件和HDL语言模型,明稽关键步骤,设 计合理的实验方案。是4.13M3目标3：能运用数字逻辑电路的相关知识、HDL建模和分析设计方法,按照预定的实验方案，分析 组合建场电路和时序逻辑电路的相关因素和性能指标,搭建实脸系统并实施实睑。是4.24M4目标4：能正确采集、整理实躲数据.并能应用数字逻辑电路的相关原理和方法，分析集成门电路及 HDL模块的逻辑功能、组合逻辑电路、时序逻辑电路的功能.A/D转换电路的性能，解释实验结果 并得到合理有效的结论。是4.3三、|程内容序号章节号标题课程内容/重难点支撑课 程目标课内学时教学方式课外学时课外环节1第1章第一童数制和
8、码 制本章重点难点：二进制与其他常用进制的转换,补码及二进制 补码运算,常用编码的编码规则。1/121.11.1概述模拟信号,数字信号；模拟电路.数字电路；数字电路的特 点0Ml0.5讲授/131.21.2几种常用的数 制数制的定义.二进制、八进制、十进制、十六进制.Ml0.5讲授1自学41.31.3不同数制间的 转换几种常用数制之间的相互转换.Ml1讲授1作业51.41.4二进制算术运算二进制算术运算的特点；原码、反码和补码的概念，二进制补 码运算。Ml1讲授1复习61.515几种常用的编 码BCD码、格雷码和ASCH码的编码规则、特点和应用。Mi0.5讲授1作业7第2章第2莹逻辑代数本章重
9、点难点基本逻辑运算和复合逻辑运算.造转代数的公/./基础式和定理,逻辑函数的各种表示方法.公式法和卡诺图法化简 逻辑函数。82.12.1概述逻揖代数的定义和发展历史。Ml0.5讲授/92.22.2逻辑代数中的 三种基本运算与、或、非遗辑运算；其他常用复合逻辑运算.Ml0.5讲授1自学102.32.3逻辑代数的基 本公式和常用公式逻辑代数的18个基本公式，6个常用公式，公式的证明。MlI讲授1作业II2.42.4逻辑代数的基本定理代入定理,反演定理.对偶定理，Ml0.5讲授1复习122.52.5逻辑函数及其 描述方法真值表、遗辑式、逻辑图、波形图、卡诺图描述方式；各种描 述方式之间的相互转换；最
10、小项.逻辑函数的最小项标准形 式。Ml1讲授1作业132.62.6逻辑函数的化 简方法逻辑函数化简原则；代数法化简遗辑函数；卡诺图及应用.卡 诺图法化简逻辑函数，Ml1.5讲授2作业复习142.72.7具有无关项的 逻辑函数及其化简约束项、任意项和逻辑函数式中的无关项；无关项在遗辑函数 化简中的应用。Ml1讲授2作业复习15第3章第3登门电路本章重点难点：二极管门电路的结构.CMOS反相器和TTL反 相器的电路结构、工作原理和工作特性，OC门、OD门和三态 门的电路结构和特点。/163.13.1概述门电路的定义；获得高低电平的方法。Ml0.5讲授/173.23.2半导体二极管 门电路二极管的开
11、关特性；二极管与门；二极管或门。Ml0.5讲授1自学183.33.3 CMOS 门电 路（思政结合点）MOS管的开关特性；CMOS反相器的电路结构、工作原理和工 作特性；其他类型的CMOS门电路。介绍我国半导体芯片制造 技术和设备的发展和现状，与国外相关技术和设备的差距（培 养学生的爱国主义情怀，激发学生在民族复兴大任中应具备的 使命感和贡任感）。Ml2讲授2复习193.43.4 TTL门电路半导体三极管的开关特性；TTL反相器的电路结构、工作原理 和工作特性，其他类型的TTL门电路。Ml1讲授1作业20实验1实睑1集成门电 路逻辑功能测试与应用74LS00和74LS20的邃辑功能测试；用基本
12、谡辑门电路设计一 个三人表决器。M2,M3. M42实验2撰写实蛤 报告21第4章笫4者组合该辑 电路本章重点难点：组合逻辑电路的分析方法和设计方法.常用组 合逻辑电路的工作原理和应用，组合逻辑电路竞争-冒险现象的 分析和消除方法。/224.141概述组合逻辑电路的特点；组合逻辑电路的功能描述。Ml0.5讲授/234.24.2组合逻辑电路 的分析方法组合逻辑电路的分析步驳；组合逻辑电路的分析方法。组合逻 辑HDL原理图、HDL设计模式。Ml1.5讲授1自学244.34.3组合逻辑电路 的基本设计方法（思政结合点）组合逐辑电路的设计原则，组合逻辑电路的设计步骤。在组合 电路中每个门电路都可以实现
13、一个功爱.只有所有功能加在一 起，才能构成一套完整的逻辑,引导学生正确看待个体与整体 的辩证关系,充分发挥个人在创新团队中的作用，在提高团队 凝聚力和综合性创新能力的同时实现个人的创造力和核心力Ml2讲授1作业复习254.44.4若干常用组合 逻辑电路编码器、译码器、数据选择器、加法器、数值比较器等常用组 合逻辑电路的工作原理和基本应用.Ml2讲授2作业复习264.54.5组合逻辑电路 中的竞争-冒险竞争-肾险现象及成因；检查竞争-冒险现象的方法；消除竞争- 目险现象的方法。Ml0.5讲授2作业27实验2实验2组合逻辑 电路的设计利用74LSI38设计一个多输出的组合逻辑电路，用4选1数据 选
14、择器74LS153设计三输入多数表决电路。M2.M3, M42实蛉2撰写实验 报告28第5章第5章半导体存 储电路本章更点难点：各类型触发器的电路结构、工作原理和动作特 点，触发赤的逻辑功能描述和动态特性，半导体存储器的一般 形式,ROM和RAM的特点和存储单元电路,存储器扩容方 法，用存储器实现组合逻第函数。/29实验3实的3基于HDL基于Quartus或Ivcrilog使用原理图或编码的方式实现8-3线优M2.M3,2实验2撰写实蛤的优先编三码器设 计先编询器的设计。M4报告305.15.1概述触发器的功能特点；触发器的分类。Ml0.5讲授315.25.2 SR锁存器SR锁存器的电路结构和
15、工作原理。Ml0.5讲授1自学325.35.3触发器电平触发的触发器；边沿触发的触发器；脉冲触发的触发器, 触发器按逻辑功能的分类；触发器的动态特性。Ml1讲授3自学作业335.45.4寄存器数值寄存器的电路结构和工作原理。Ml1.5讲授2作业345.55.5存储器静态随机存储第(RAM)的电路结构和存储单元；只读存储器 (ROM)的类型和电路结构；存储器容量的扩展方法；用存储器 实现组合遗辑函数。Ml1.5讲授2复习作业35第6章第6堂时序逻辑 电路本章重点难点：时序逻辑电路的分析方法，时序逻辑电路的设 计原则和设计步骤，计数器的工作原理及其应用。/ /366.16.1概述时序逐辑电路的特点
16、；时序电路的一般结构与功能描述方法； 时序电路的分类。Ml0.5讲授/376.26.2时序逻辑电路 的分析方法同步时序逻辑电路的分析方法、状态转换表、状态转换图、时 序图。Ml1.5讲授1自学386.36.3若干常用时序 逻辑电路(思政结 合点)移位寄存器，四位二进制计数器161.十进制计数器160.可逆 计数器，任意进制计数器的设计。介绍“星光中国芯工程”总指 挥邓中翰院士和集成电路专家吴德馨院士等科学家的事迹.让 学生了解科学家为社会进步所做的贡献.学习科学家的奉献精 神和工匠精神。Ml2.5讲授2作业复习396.46.4时序逻辑电路 的设计方法同步时序逻辑电路的设计方法、设计步骤、自启动
17、设计。时序 逻辑HDL原理图、HDL设计模式，Ml2.5讲授2作业复习40实验4实验4时序逻辑 电路的设计用触发器和门电路设计一个串行数据监测电路；用74LSI60、 74LS161等计数器和门电路，设计一个其他任意进制计数器。M2.M3.M42实验2撰写实验 报告41第7章第7章脉冲波形 的产生和整形电路本章重点难点：脉冲波形的产生和整形电路，施密特触发器、 单稳态触发器和多谐振荡器的的电路结构、工作特点和应用，/555定时器的工作原理和应用，42实验5实验五基于HDL 的模20计数器设 计基于Quartus或Iverilog使用原理图或编码的方式实现模20的 计数器的设计。M2.M3.M4
18、2实的2撰写实验 报告437.27.2 555定时器555定时器的电路结构；555定时器的工作原理。Ml1讲授2自学447.17.1概述获取矩形脉冲波形的方法；矩形脉冲波形的主要参数。Ml1讲授457.37.3脉冲波形的产生和整形由门电路构成的脉冲波形的产生和整形电路；用555定时器构 成施密特触发器、单稳态触发器、多谐振荡器。Ml2讲授2作业复习46第8章第8章数.模和模-数转换本章重点难点：D/A和A/D的基本原理，D/A和A/D的转换性 能,权电阻网络DAC,倒T形电阻网络DAC,并联比较型 ADC,反馈比较型ADC,/478.18.1概述数梗和模，数转换电路的用途和要求；数，模和模，微
19、转换电路的 分类。Ml1讲授/1488.28.2 D/A转换器D/A转换的基本原理；权电阻网络DAC ；倒T形电阻网络 DAC. DAC的转换精度与速度.Ml1.5讲授2自学498.38.3 A/D转换器A/D转换的基本原理；抽样保持电路；并联比较型ADC ；反馈 比较型ADC ； ADC的转换速度与转换精度：Ml1.5讲授2复习作业5()实验6实验6 A/D转换实 验连接ADC0809电路，输入8路模拟信号，记录转换结果，并将 其与万用表测试的结果进行对比分析。M2.M3.M42实验2撰写实验 报告515.15.1 XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX/2讲授、讨 论2作业四
20、、名核方式序号考核环节操作细节总评占比1平时测试11.闭卷测试，采用百分制，卷面成绩总分100分.2考核对几种常用数制和码制及其相互转换,逻辑代数的基本公式和定理，逻辑函数的表达和化简,基本门电路的工作 原理和特性.组合逻辑电路的分析和设计.常用组合逻辑电路的工作原理和应用的掌握情况.对与组合数字逻辑电路相 关的问题进行适当的逻辑描述的能力。题型是客观题、计算题、综合题等。15%2平时测试 21 .闭卷测试，采用百分制.卷面成绩总分100分。2 .考核对常用触发器的工作原理和应用、时序逻辑电路的分析和设计，常用时序逐辑电路的工作原理和应用，555定时 器、施密特触发器、单稳态触发器和多谐振荡器
21、的原理和应用,常用D/A器和A/D器的原理、转换性能和应用的掌握 情况。对与时序数字逻辑电路相关的问遨进行适当的逻辑描述的能力。S2型是客观题、计算题、综合遨等，15%3实胎1 .本课程12个学时实骐,共六次实验.2 .成绩采用百分制.根据实险完成情况评分。3 .考核学生数字逻辑电路知识的应用能力,针对具体要求.能够选择合适的设计方法、开发工具和硬件.设计组合造辑 电路和时序逻辑电路,并搭建实验系统测试电路性能.解释实验结果并得到有效结论。20%4期末考试1 .闭卷考试，成绩采用百分制，卷面成绩总分100分。2 .主要考核学生对数字逻辑电路的基本知识和定理的掌握情况.对数字逻辑电路的相关问题进
22、行适当的逻辑描述的能 力，对常见的组合逻辑电路和时序逻辑电路的设计和分析能力，题型主要有客观题、计算题、综合题等。50%五、河分细则序号课程目标考核环节大致占比评分等级1Ml平时测试 120%见平时测试1评分标准2Ml平时测试 220%见平时测试2评分标准3Ml期末考试60%见期末考试评分标准4M2实验100%实验评分标准：160分实验过程中不能完成实验要求，不能得到正确的实骏结果.2.60-74分实险过程中认真完成实验要求，不能得到正弱的实验结果，实验报告格式正确,步骤叙述基本 清楚，没有正确分析实验数据获得有效的结论。3.75-89分实验过程中认真完成实验要求，得到正确的实验结果，实验报告
23、格式正确,步骤叙述比较清 楚，正确分析实脸数据，获得比较有效的结论。4.90/00分实骐过程中认真完成实验要求，得到正确的实缝结果，实验报告格式正确，步骤叙述清楚，正 确分析实验数据，获得有效结论。5M3实脸100%实验评分标准：160分实验过程中不能完成实验要求，不能得到正确的实骏结果。2.60-74分实睑过程中认真完成实睑要求，不能得到正确的实验结果.实验报告格式正确.步骤叙述基本 清楚，没有正确分析实验数据获得有效的结论。3.75-89分实骏过程中认真完成实验要求，得到正峭的实验结果，实验报告格式正确，步骤叙述比较清 楚,正确分析实验数据，获得比较有效的结论。4.90-100分实脸过程中
24、认真完成实验要求,得到正确的实脸结果，实验报告格式正确.步骤叙述清楚.正 确分析实验数据,获得有效结论。6M4实验100%实验评分标准：L60分实验过程中不能完成实验要求.不能得到正确的实睑结果。2.60-74分实验过程中认真完成实验要求，不能得到正确的实脸结果,实聆报告格式正确.步骤叙述基本 清楚，没有正确分析实验数据获得有效的结论。3.75-89分实骏过程中认真完成实验要求，得到正确的实骐结果，实验报告格式正确，步辍叙述比较清 楚.正确分析实验数据，获得比较有效的结论。4.90-100分实脸过程中认真完成实脸要求,得到正确的实验结果，实验报告格式正确.步骤叙述清楚.正 确分析实验数据，获得
25、有效结论。评分等级说明：六、教材与参考资料序号教学参考资料明细1图书1数字电子技术基础（第6版），阎石，高等教育出版社,2016.04,恪1:9787040444933.（*主教材）2图书1数字逻辑电路与系统设计（第3版）,蒋立平,电子工业出版社.2019.01. ISBN9787121352218.3图书1数字电路与逻辑设计,林红，清华大学出版社,2014.12, ISBN:978730237368l.七、实验项目信息序号项目名称实验室名称门牌号组人数学时实验类别要求实聆类型上机1实验一集成门电路透辑功能测试与 应用DSP技术实验室基础实验楼C60912专业基础必做验证性False2实睑二组合逻辑电路的设计DSP技术实验室基础实验楼C60912专业基础必做设计性False3实验三时序逻辑电路的设计DSP技术实验室基础实验楼C60912专业基础必做设计性False4实验四基于HDL的优先编码器设计DSP技术实验室基础实验楼C609I2专业基础必做设计性False5实验五基于HDL的模20计数器设 计DSP技术实脸室基础实验楼C60912专业基础必做设计性False6实验六A/D转换实验DSP技术实蛤室基础实验楼C60912专业基础必做设计性False