《数字电子技术基础》课程标准

一、本课程的性质

本课程是计算机科学教育专业的一门专业技术基础课，是一门理论和实际紧密结合的课程。

二、本课程的任务和基本要求

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。

本课程的基本要求：

（一）基本理论、基本知识

1．熟悉数字电子技术的有关基本概念、术语；了解逻辑代数基本定律和逻辑函数的公式法化简及卡诺图化简。

2．掌握TTL和CMOS门电路及各种集成触发器的逻辑功能和外特性。

3．掌握常用组合逻辑电路的功能及分析方法，学会一般的组合逻辑电路的设计方法（用SSI和MSI器件）；掌握常用的时序电路的功能及分析方法，学会同步计数器的设计方法。

4．熟悉常用脉冲波形产生与变换电路的工作原理及其应用。

5．了解A/D，D/A电路及半导体存储器、可编程逻辑器件的原理及其应用。

（二）基本技术应用能力

1．具有正确使用脉冲信号发生器、示波器等实验仪器的能力。

2．具有查阅手册合理选用大、中、小规模数字集成电路组件的能力。

3．具有用逻辑思维方法分析常用数字电路逻辑功能的能力。

4．初步具有设计数字电路的能力。

（三）素质结构

1．热爱本专业技术工作。

2．具有良好的职业道德。

3．初步掌握逻辑思维的方法和具备逻辑分析和设计的能力。

4．具有团队精神和组织协调能力。

5．具有吸收新技术和知识的能力。

6．具有创新意识。

三、课程与其他课程的关系

本课程要求学生掌握有关电子电路的基本分析方法和有关晶体管以及晶体管电路的分析方法等。

本课程的后续课为一些专业课程，如《计算机应用》、《电子信息检测技术》、《微机原理与应用》、《单片机接口技术》等。

四、本课程的教学内容及重点、难点

重点：在脉冲与数字两部分内容的处理上，侧重于数字电路。由于本课程为专业基础课，基本理论、基本电路为学习重点。另外，对学生进行逻辑思维能力训练也是本课程教学的重点之一。

难点：应结合高专教育的特点，多讲典型电路的应用，分析电路设计方法、掌握器件的选用原则和使用方法等。

教 学 内 容

1．绪论

数字信号与模拟信号、数字电路的含义、研究对象、特点与应用。

2．数制与码制

（1）常用数制（十进制、二进制、十六进制）之间的相互转换。

（2）常用码制（8421BCD码、余三码、循环码）。

3．逻辑代数

（1）逻辑代数中的三种基本运算，逻辑与、或、非及其含义。

（2）逻辑函数及其表示方法，基本逻辑运算，逻辑函数的相等。

（3）逻辑代数的基本公式、常用公式、基本定理。

（4）逻辑代数的公式化简法，化简的意义和最简的概念，公式法化简。

（5）逻辑代数的卡诺图化简法，最小项及最小项表达式，卡诺图化简法，具有无关项逻辑函数的化简。

4．逻辑门电路

（1）晶体二/三极管开关特性

（2）分立元件逻辑门电路（与门、或门、非门）。

（3）TTL与非门

电路结构、工作原理、电压传输特性、输入/输出特性、主要参数及其测量方法。TTL门电路的其它类型，了解其他逻辑功能门，熟悉OC门、TSL门的逻辑功能和应用。TTL门电路产品型号知识。

（4）MOS门电路

MOS管的特性及主要特点，CMOS反相器，CMOS门电路的工作原理及性能特点，CMOS传输门及模拟开关，CMOS电路产品型号知识。TTL与CMOS电路的使用知识及相互连接。

5．组合逻辑电路

（1）组合逻辑电路的特点和分析方法、设计方法。

（2）其它常用组合电路

①编码器、译码器和显示电路

二进制编码器、译码器，二—十进制编码/译码器，中规模集成优先八—三线编码/译码器电路及其应用。数字显示译码器。常用半导体显示电路及驱动电路（录像片：常用显示器件）。

②数据选择器、数据分配器

③数值比较器、加法器（录像片：常用组合逻辑电路的应用）

（3）用中规模集成电路设计组合电路

（4）组合逻辑电路中的竞争冒险及其消除方法（录像片：竞争冒险与消除）。

6．集成触发器

（1）基本RS触发器的电路结构、动作特点、逻辑功能及描述。

（2）同步RS触发器的电路结构、动作特点、逻辑功能及描述。

（3）主从式触发器的电路结构、动作特点，JK触发器的逻辑功能及描述，直接置0和置1，主从JK触发器的一次性翻转现象。

（4）边沿触发式触发器的动作特点，维持阻塞D触发器的工作原理、动作特点、逻辑功能及描述，负沿触发的JK触发器。

（5）MOS触发器

（6）触发器的分类及其逻辑功能的描述和转换。

（7）了解触发器的动态特性。

7．时序逻辑电路

（1）时序电路的特点和逻辑功能分析方法

（2）常用时序逻辑电路

①寄存器和移位寄存器，重点为MSI器件逻辑功能及应用。

②计数器，重点为逻辑功能，以MSI器件为主。

二进制计数器，异步、同步、加、减、可逆

十进制计数器，同步、异步

N进制计数器的构成方法

③移位寄存器型计数器

（3）顺序脉冲发生器

（4） 时序逻辑电路的设计方法

8．脉冲波形的产生与变换

（1）了解集成门构成的单稳态触发器的工作特点、参数计算，熟悉集成单稳态触发器。

（2）熟悉多谐振荡器的工作特点、参数，了解集成门构成的RC环形振荡器、石英晶体振荡器。

（3）了解施密特触发器的工作原理、回差，门电路组成的施密特触发器和集成施密特触发器。

（4）555集成定时器的工作原理及其应用举例

五、课时分配表

六、必要说明 1．本课程的教学方法

一般以课堂讲授为主，结合课堂提问、课堂测验及计算机辅助教学。为帮助学生更好理解所学的知识、更灵活地运用所学知识，特安排了六学时的计算机辅助教学，在DLCCAI这个专门为本课程而编写的软件上进行操作。学生学会利用该软件自行设计电路、进行参数配置、进行多种方案的演试，加深理解组合电路、触发器、时序电路的工作原理。

2．学生学习要求

本课程为计算机专业的基础课，对以后专业课的学习非常重要，要求学生不仅掌握理论知识，也要有扎实的实践动手能力。一定量的课后作业对巩固学习非常必要和有用，定期复习有助于更好掌握所学知识。

 

第二篇：《模拟与数字电子技术课程设计》教学大纲

模拟与数字电子技术课程设计教学大纲

课程名称：模拟与数字电子技术课程设计1410402

英文名称：Practice design of analog and digital electronic technology

适用专业：电子信息工程专业

先修课程：电路原理、模拟电子技术、数字电子技术

设计周数：2周

学    分：2分

一、课程设计的性质、目的和任务

模拟与数字电子技术课程设计是电路分析、模拟电子技术、数字电子技术等课程之后的一门理论与实践相结合的综合设计性课程，目的在于提高和增强学生对电子技术知识的综合分析与应用能力。这对于提高学生的电子工程素质和科学实验能力非常重要，是电子技术人才培养成长的必由之路。模拟与数字电子技术课程设计应达到以下目的：

（1）加深对所学理论知识的理解，并能将其熟练应用，做到理论与实际相结合；

（2）学会查寻资料、方案比较，以及设计计算及制作调试等环节，进一步提高分析解决实际问题的能力；

（3）要求学生根据技术指标进行理论设计，并制作调试完成，培养学生分析问题、解决问题的实践能力。

对本次课程设计，原则上指导老师只给出大致的设计要求，在设计思路上不框定和约束同学们的思维，所以同学们可以发挥自己的创造性，并力求设计方案凝练可行、思路独特、效果良好。

二、课程设计的内容

 以《电路分析》、《模拟电子技术》和《数字电子技术》等课程中所涉及到的电阻、电容、电感元件、无源滤波电路、变压器、二极管、三极管、场效应管及基本放大电路、功率放大电路、集成运算放大电路、信号发生器、直流电源、门电路及触发器、小规模集成电路SSI、中规模集成电路MSI为基础，两人一组分工协作、独立设计具有可靠性高及功能明确的实际应用价值的电子电路，最后编写课程设计总结报告。设计内容可参考设计题目，也可根据自身情况自己拟定。

（一）模拟电子技术课程设计内容

在学习模拟电子技术理论后进行一次电子设计，锻炼学生分析、解决电子电路问题的实际本领。要求学生根据技术指标进行理论设计，制作调试完成并提交不少于3000字的设计报告一份。参考题目如下：

1．多路输出直流稳压电源的设计：设计一个多路输出直流稳压电源，可将220V/50HZ交流电转换为多路直流稳压输出：+12V/1A，-12V/1A，+5V/1A，-5V/1A及一组可调正电压。

方案要求：

方案（1）：可以产生两路输出正负电源输出。一路为大功率、大电压但对稳压性能要求略低；另一路为小功率、小电压但对稳压性能要求高。

方案（2）：输出电压可以在3—10v连续调节，且输出电流可扩展。

两种方案都要求同学们适当考虑如何采取短路保护措施，以免由于操作不慎，发生输出短路，烧毁变压器。

2．高保真音频功率放大器的设计与制作：设计制作一个高保真音频功率放大器，输出功率10W/8Ω，频率响应20~20KHZ，效率>60﹪，失真小。

方案要求：利用集成运算放大器uA741做前级放大，利用TDA2030A做后级放大，利用实验箱现成电源或自己在实验箱上设计电源，构成一个完整的功率放大器。最后利用随身听作信号源，利用实验箱自带扬声器，进行功能验证。

3．函数发生器的设计：设计一个方波－三角波－正弦波发生器，频率范围　10～100Ｈｚ，100Ｈｚ～1ＫＨｚ，1ＫＨｚ～10ＫＨｚ；正弦波Upp≈3v，三角波Upp≈5v，方波Upp≈14v，幅度连续可调，线性失真小。

方案要求：可以产生正弦波、三角波和方波；输出频率和幅度可以在一定范围内连续可调；频率稳定度较高。设计完成后可以利用示波器测量出其输出频率的上限和下限，还可以进一步测出其输出电压的范围。

4．有源滤波器：设计一个低通或高通或带通的有源滤波器。并后接一个由TDA2030构成的后级功率放大单元。最后利用随身听作信号源，利用实验箱自带扬声器，进行功能验证，根据扬声器的声音是尖锐的还是低沉的低音，来判断滤波器的效果。也可以利用示波器测出其分频点。

方案要求：利用教材第八章所学有源滤波器理论知识，并查阅必要的资料，设计一个低通或高通或带通的有源滤波器。并后接一个由TDA2030构成的后级功率放大单元。最后利用随身听作信号源，利用实验箱自带扬声器，进行功能验证，根据扬声器的声音是尖锐的还是低沉的低音，来判断滤波器的效果。也可以利用示波器测出其分频点。

5．双向对讲机的设计

采用集成运放和集成功放及阻容元件等构成对讲机电路，实现甲、乙双方异地有线通话对讲；双向对讲，互不影响；电源电压＋9V，功率≤0.5W。

6．自选题目：在老师指导下，自选题目完成课程设计。

（二）数字电子技术课程设计内容

在学习数字电子技术理论后进行一次电子设计与制作，锻炼学生分析、解决电子电路问题的实际本领。要求学生根据技术指标进行理论设计，并制作调试完成并提交不少于3000字的设计报告一份。参考题目如下：

1．多功能数字钟电路的设计与制作：设计和制作一个多功能数字钟，要求能准确计时并以数字形式显示时、分、秒的时间，能校正时间；（如准点报时、定时闹钟等）

2．数字频率计的设计与制作：设计和制作一个数字频率计，要求可以测量方波、正弦波、三角波的频率并以四位十进制数字显示。

3．多路数字式竞赛抢答器的设计与制作：设计制作一个可供六组参赛的数字式竞赛抢答器，每组设置一个抢答按钮，要求具有第一抢答信号的鉴别和锁存功能，具有计分及计时功能，设置犯规报警电路。（电路具有鉴别和锁存功能，用数码管显示第一抢答组别且该组别对应指示灯亮，电路的自锁功能，使其余抢答开关不起作用；有主持人开关、有复位功能；增加部分扩展功能(如抢答计时及加分、减分电路等)

4．路灯控制器的设计与制作：设计制作一个路灯自动照明的控制电路，当日照光亮到一定程度时使路灯自动熄灭，而日照光暗到一定程度时又能自动点亮，开启和关断的日照光亮度根据用户的要求进行调节。设计计时电路，显示路灯当前一次的连续开启时间，设计计数显示电路，统计路灯的开启次数。

5．拔河游戏机：设计拔河游戏机用9个发光二极管排成一行，开机后只有中间一个点亮，以此作为拔河的中心线，游戏双方各持一个按键，迅速地、不断地按动产生脉冲，谁按得快，亮点向谁的方向移动，每按一次，亮点移动一次。移到任一方终端二极管点亮，这一方就得胜，此时双方按键均无作用，输出保持，只有经复位后才使亮点恢复到中心线。用译码器、可逆计数器、十进制计数器、与门、异或门等组成电路。

6．水温控制系统的设计与制作：设计制作一个可以测量和控制温度的温度控制器，测量和控制温度范围：室温~80⁰C，控制精度± 1⁰C，控制通道输出为双向晶闸管或继电器，一组转换接点为市电220V，10A。

7．声光双控节能电灯的设计：白天自动关闭，夜间当有人走近时，讲话声或脚步声等声响都可以令其自动点亮，并延迟一段时间后自动熄灭；点亮延迟时间能自行调控，例如：1分钟；

8．温度测量越限报警数字显示仪的设计：自行设计±5V稳压电源；能将测试的环境温度进行数字显示，并能实现温度上限报警（借助于蜂鸣器或指示灯）。

9．洗衣机控制电路设计

设计一个洗衣机控制器，具有如下功能：

（1）采用中小规模集成芯片设计洗衣机的控制定时器，控制洗衣机电机运转

（2）洗涤电机用两个继电器控制。

（3）用两位数码管显示洗涤的预置时间（分钟数），按倒计时方式对洗涤过程作计时显示，直至时间到而停机。

（4）当定时时间到达终点时，一方面使电机停转，同时发出音响信号提醒用户注意。

（5）洗涤过程在送入预置时间后即开始运转。

10、易燃气体报警器的设计与仿真：对气敏传感器进行选型；能将气敏传感器测试到的易燃气体非电信号转换为电信号进行越限报警，报警电路建议采用门控振荡器产生的音频信号驱动蜂鸣器来实现，可配以发光二极管电路辅助报警。

11、数字密码锁

设定的密码为五位，由“0~9”十个数字组成。输入密码正确时，发出开锁信号；密码错误时，发出报警信号，报警时间为1分钟。输入密码后50秒，若无开锁信号，则电路进入自锁状态，并发出报警信号。用绿色发光二极管亮表示开锁，红色发光二极管亮（或扬声器发声）表示报警。

12、设计一个数字显示电路

用编码器、译码器、按键、七段显示器设计一个数字显示电路，按下0—9中的一个数字键，要求该显示电路能显示出对应的数字。

13、投币电话控制器

14、出租车里程计价器

15、音乐彩灯控制器

16、医院住院病人呼唤器

用1~5个开关模拟5个病房的呼叫输入信号，1号优先级最高；1~5优先级依次降低；用一个数码管显示呼叫信号的号码；没信号呼叫时显示0；又多个信号呼叫时，显示优先级最高的呼叫号（其它呼叫号用指示灯显示）；凡有呼叫发出5秒的呼叫声；参考方案：可选用74LS148设计，并配以数码显示器件，显示呼叫病室号。

17、太阳能热水器水位控制器

18、交通信号灯控制器（采用两位数码显示器显示南北方向时间）

19、篮球比赛数字记分牌

分别记录两队得分情况；进球得分加2分，罚球进球得分加1分；纠正错判得分减2分或1分；分别用三个数码管显示器记录两队的得分情况。

20、十进制加法器电路

试实现一个十进制的1位数加法器，并能用显示电路显示最后的计算结果。参考方案：利用两片4位二进制并行加法器74LS283和必要的门电路实现

21、三极管b值自动测量分挡仪

设计一个自动测量分挡仪，对低频小功率硅三极管的b值进行分挡选出。用数码管显示被测三极管的挡次，共分六挡，其b值的范围分别为50~80，80~120，120~180，180~270，270~400，400以上，分挡编号分别是1，2，3，4，5，6（显示误差越小越好）。

22、自选题目

（三）应注意的问题

设计中要充分调动每个人的积极性，根据平时学习情况，教师确定一些优秀生与一般程度的学生编成小组，以达到互补。随时掌握进度。要给优秀生多布置一些内容，以满足他们需要。教师要做到随时发现问题，随时解决，正确引导，避免设计中出现大的问题。明确学习进度及要求，防止学生互相抄袭现象。要使每个学生在硬件、软件设计上有较大的提高。最后的答辩是不可或缺的步骤，它是检验学生水平的关键一步。

三、课程设计进度要求

课程设计的进行方式是在教师指导下由学生独立完成的。每个学生都应该明确设计任务和要求，并拟定设计计划，注意掌握进度，按时完成。设计分段进行，每一阶段的设计都要认真检查，没有原则错误时才能继续进行下一段设计，以保证设计质量，循序完成设计任务。设计过程中要独立思考、深入钻研，主动地、创造性地进行设计，反对照抄照搬或依赖教师。要求设计态度严肃认真，有错必改，反对敷衍塞责、容忍错误存在。只有这样才能保证课程设计达到教学基本要求，在设计思想、设计方法和设计技能等方面得到良好的训练。

四、课程设计说明书要求

课程设计总结报告正文内容一般应包括以下几项：

1. 设计任务及主要技术指标和要求；

2. 选题的目的和意义论述；

3. 方案的可行性论证；

4. 拟选方案的工作原理；

5. 方案设计依据（计算公式参照的依据和有关标准及元器件选择）；

6. 按国家有关标准画出整体电路图（A4打印纸），列出元件、器件明细表；

7. 电路功能与特性总结：包括创新点与功能特性的不足，提出改进意见，心得体会。

8. 设计说明书写要清除工整，层次清晰，文字流畅。后附5篇以上的参考文献。注：要求用A4纸，上下左右页边距2.0厘米，装订线在左边，1厘米。

五、课程设计配套教材及参考资料

使用教材：

高吉祥主编：《电子技术基础实验与课程设计》（第二版），电子工业出版社，2006出版。

参考书：

1、康华光等，《模拟电子技术基础》（第五版），高等教育出版社，2006；

2、康华光等，《数字电子技术基础》（第五版），高等教育出版社，2006；

3、邱关源，《电路》（第5版），高等教育出版社，2006；

4、彭介华主编：《电子技术课程设计指导》，高等教育出版社，20##年出版。

5、陈大钦主编：《电子技术基础实验－电子电路实验、设计、仿真》，高等教育出版社，20##年出版。

6、毕满清主编：《电子技术实验与课程设计》，机械工业出版社，20##年出版。

7、王立欣 杨春玲主编：《电子技术实验与课程设计》（修订版），哈尔滨工业大学出版社，20##年出版。

六、考核方式与评分办法

课程设计成绩根据学生平时设计情况、课程设计质量、以及答辩情况综合评定。本课程设计成绩为百分制，其中平时表现（以做课程设计时的表现为主要依据）及答辩占20%，设计质量占60%，总结占20%。

课程设计评分标准：

七、大纲执行说明

1、为了提高学生兴趣，可以多准备几个实习题目，并留有发挥余地，对那些完成出色的学生可以加分。

2、安装调试应该调动学生的能动性，培养其独立工作能力，教师应充分发挥指导作用。

执笔：王枫  王宽

审核：