数字电子技术实验课程教学方案(新版)

1、数字电子技术实验实验课程教学方案课程名称：数字电子技术实验 课程编号：xk08019课程性质：学科基础课 总学时：30 总学分：1.5适用专业：电子信息工程、电子信息科学与技术、通信工程、物理学开课学期：第三学期 所属实验室：电工电子实验中心一、课程的地位、作用和任务地位:数字电子技术基础是一门理论性、实践性很强的专业基础课程，因此数字电子技术实验课是本课程不可缺少的甚至更应该加强的重要教学环节。目的：通过实验使学生学会使用常用电子仪器测量、调试数字电路逻辑功能的方法；学会使用各种集成数字电路元器件，使学生对基本数字电路具备初步分析、运用、设计的能力，具备分析检查与排除故障、解决和处理实验结果

2、的能力，学会运用电子电路辅助设计软件进行电路设计并仿真，为后续课打下良好的基础。任务：通过实验使学生加深对数字电路基本概念、基本原理、分析与设计方法的理解，熟悉各种数字电路与脉冲信号的关系，拓宽学生的知识领域，培养和锻炼学生的实践技能和科学的工作作风。二、能力培养基本要求1.独立实验的能力能够通过阅读实验教材、查询有关资料和思考问题，掌握实验原理及方法、做好实验前的准备；正确使用仪器及辅助设备、独立完成实验内容、撰写合格的实验报告；培养学生独立实验的能力，逐步形成自主实验的基本能力。2.分析与研究的能力能够融合实验原理、设计思想、实验方法及相关的理论知识对实验结果进行分析、判断、归纳与综合。掌

3、握通过实验进行物理现象和物理规律研究的基本方法，具有初步的分析与研究的能力。3.理论联系实际的能力能够在实验中发现问题、分析问题并学习解决问题的科学方法，逐步提高学生综合运用所学知识和技能解决实际问题的能力。4.创新能力能够完成符合规范要求的设计性、综合性内容的实验，进行初步的具有研究性或创意性内容的实验，激发学生的学习主动性，逐步培养学生的创新能力。 三、实验教学内容及要求实验项目(一)：集成门电路功能与参数测试（1）项目类别：必做（2）项目性质：验证性（3）项目主要目的要求：1熟悉数字电路实验常用电子仪器的名称、功能及使用方法；2了解以上电子仪器的主要技术指标；3学习数字电路实验系统的使用

4、；4掌握TTL与非门主要参数的测试方法；5掌握门电路逻辑功能的测试方法。（4）主要仪器：双踪示波器、函数信号发生器、数字电路实验系统、数字万用表（5）主要实验内容：1. 双踪示波器、函数信号发生器、数字万用表的使用练习。2.数字电路实验系统的功能及其使用。3.门电路的逻辑功能测试。4.测量TTL与非门输出的高、低电平。5.测量TTL与非门的输入短路电流。6.测量TTL与非门的扇出系数。实验项目(二)：SSI组合逻辑电路的分析与设计（1）项目类别：必做（2）项目性质：设计性（3）项目主要目的要求：1掌握常用集成门电路的逻辑功能及使用方法；2掌握使用集成门电路设计组合逻辑电路的方法；3掌

5、握组合逻辑电路的测试方法；4掌握数字电路实验系统的使用方法。（4）主要仪器：双踪示波器、函数信号发生器、数字电路实验系统、数字万用表（5）主要实验内容：1. 设计一个三人表决器逻辑电路。2.设计一个控制楼梯电灯的开关控制电路。3.设计一个一位二进制数的数值比较器。4.设计一个一位全加器。实验项目(三)：MSI组合逻辑电路的分析与设计（一）译码器与数据选择器功能测试及应用逻辑函数产生器设计（1）项目类别：必做（2）项目性质：设计性（3）项目主要目的要求：1掌握译码器和数据选择器的工作原理及使用方法；2掌握中规模集成电路的逻辑功能及测试方法；3掌握应用集成译码器和数据选择器设计简单逻辑函

6、数产生器；（4）主要仪器：双踪示波器、函数信号发生器、数字电路实验系统、数字万用表（5）主要实验内容：1测试3线-8线译码器74LS138的逻辑功能。2应用74LS138设计一个三输入多数表决器逻辑电路。3测试数据选择器74LS151、74LS153的逻辑功能。4应用8选1数据选择器74LSl51实现逻辑函数。实验项目(四)：MSI组合逻辑电路的分析与设计（二）加法器功能测试及应用BCD码加法器设计（1）项目类别：选做（2）项目性质：设计性（3）项目主要目的要求：1掌握加法器的工作原理及使用方法；2掌握中规模集成全加器的逻辑功能及测试方法；3掌握应用集成加法器设计组合逻辑电路的方法；（4）主要

7、仪器：双踪示波器、函数信号发生器、数字电路实验系统、数字万用表（5）主要实验内容：1. 验证74LS283的功能，观察实验结果，分析用4位全加器1位全加器或2位、3位全加器时电路如何连接?2.设计完成1位十进制数的相加运算，实现2+3=？，4+6=？，7+9=？，并用发光二极管（数码管）显示结果。3.设计完成BCD码加法器的电路。实验项目(五)：MSI组合逻辑电路的分析与设计（三）显示原理及译码显示电路设计多位LED数码显示灭零控制电路（1）项目类别：选做（2）项目性质：设计性（3）项目主要目的要求：1掌握LED数码管和液晶显示器的工作原理、结构和使用方法；2掌握集成7段字符译码器的

8、工作原理及使用方法；3掌握译码显示电路的连接方法及测试方法；（4）主要仪器：双踪示波器、函数信号发生器、数字电路实验系统、数字万用表（5）主要实验内容：1测试共阴极、共阳极数码管的功能，验证74LS247或者74LS48的逻辑功能。2设计完成具有灭零控制功能的多位数码显示电路，分析电路中有效零和无效零的处理方法。实验项目(六)：触发器功能测试及应用（1）项目类别：必做（2）项目性质：验证性（3）项目主要目的要求：1掌握基本RS、JK、D和T触发器的逻辑功能；2掌握集成触发器的逻辑功能及使用方法；3. 掌握触发器之间的相互转换方法。（4）主要仪器：双踪示波器、函数信号发生器、数字电路实验系统、数

9、字万用表（5）主要实验内容：1测试集成JK、D触发器的逻辑功能。2将JK触发器转换为T、T触发器，测试其逻辑功能。3运用D触发器设计并制作简易4人抢答器电路实验项目(七)：SSI时序逻辑电路的分析与设计（1）项目类别：必做（2）项目性质：设计性（3）项目主要目的要求：1掌握计数器和移位寄存器的结构特点及工作原理；2掌握用集成触发器设计时序逻辑电路的方法；3掌握时序逻辑电路的测试方法；（4）主要仪器：双踪示波器、函数信号发生器、数字电路实验系统、数字万用表（5）主要实验内容：1应用集成JK触发器设计一个模为8的同步加法计数器。2应用集成D触发器设计一个4位一般移位寄存器。实验项目(八)：MSI时

10、序逻辑电路的分析与设计（一）计数器功能测试及应用-任意进制计数器设计（1）项目类别：必做（2）项目性质：设计性（3）项目主要目的要求：1掌握中规模集成计数器74LS160、74LS161、74LS163逻辑功能及使用方法；2掌握同步清零与异步清零的区别，74LS160计数器的级联方法；3掌握用中规模集成计数器设计任意进制计数器的方法；（4）主要仪器：双踪示波器、函数信号发生器、数字电路实验系统、数字万用表（5）主要实验内容：1分别测试74LS160、74LS161、74LS163逻辑功能，分析相互区别。2应用74LS161设计一个模为6的计数器，连接译码显示器只显示0-5的数码。3应用74LS

11、161设计一个模为10的计数器，连接译码显示器只显示0-9的数码。4应用74LS161设计一个模为60的计数器，连接译码显示器只显示00-59的数码。实验项目(九)：MSI时序逻辑电路的分析与设计（二）移位寄存器功能测试及应用-序列码产生器设计（1）项目类别：选做（2）项目性质：设计性（3）项目主要目的要求：1掌握中规模集成移位寄存器74LS194逻辑功能及使用方法；2熟悉序列信号发生器的工作原理与设计方法；3掌握用集成移位寄存器设计序列信号发生器的方法。（4）主要仪器：双踪示波器、函数信号发生器、数字电路实验系统、数字万用表（5）主要实验内容：1测试74LS194逻辑功能。2应用74LS19

12、4设计产生10110序列信号产生器。用发光管显示输出序列码，画出时序波形图并用示波器观察输出时序波形图。实验项目(十)：555定时器及应用电路设计（1）项目类别：必做（2）项目性质：设计性（3）项目主要目的要求：1熟悉555定时器的电路结构及工作原理；2掌握555定时器的逻辑功能及使用方法；3掌握应用555定时器组成单稳态触发器、施密特触发器、多谐振荡器的参数计算方法及测试方法。（4）主要仪器：双踪示波器、函数信号发生器、数字电路实验系统、数字万用表（5）主要实验内容：1.用555集成定时器构成单稳态电路，并用示波器观测Vi、Vc以及Vo的电压波形。2.用555集成定时器组装多谐振荡器电路，在

13、示波器上观察输出波形的占空比变化情况，观测Vo和Vc波形的幅值、周期、脉宽。3.组装施密特触发器，并用示波器观测Vi、Vo波形，指出波形的脉宽、上、下限触发电平及其回差电压。实验项目(十一)：D/A转换器原理及应用阶梯波发生器设计（1）项目类别：选做（2）项目性质：设计性（3）项目主要目的要求：1了解D/A转换器的基本结构及工作原理。2掌握DAC0832的功能及典型应用。（4）主要仪器：双踪示波器、函数信号发生器、数字电路实验系统、数字万用表（5）主要实验内容：1测试应用DAC0832实现数字到模拟信号的转换电路。2设计一个阶梯波产生电路。实验项目(十二)： A/D转换器原理及应用（1）项目类

14、别：选做（2）项目性质：验证性（3）项目主要目的要求：1了解A/D转换器的基本结构及工作原理。2掌握ADC0809的功能及典型应用。（4）主要仪器：双踪示波器、函数信号发生器、数字电路实验系统、数字万用表（5）主要实验内容：1测试应用DAC0809实现模拟到数字信号的转换电路。2设计一个多路信号采集电路。实验项目(十三)：数字电子钟的设计与测试（1）项目类别：选做（2）项目性质：综合性（3）项目主要目的要求：1培养综合应用多种集成功能器件设计数字逻辑系统的能力及调试技能；2掌握简单数字系统设计的方法。（4）主要仪器：双踪示波器、函数信号发生器、数字电路实验系统、数字万用表（5）主要实验内容：1

15、分析实验原理框图，写出设计过程，画出设计的逻辑电路图。2应用EDA仿真软件Multisim画出仿真电路图，并进行仿真实验。3按照逻辑电路图在试验箱上搭接电路，并通电调试。4根据出现的问题分析解决方法，记录实验结果。四、实验学时分配（若是非独立设置的实验，其学时应该和课程教学大纲保持一致）序号实验项目实验类型学时（备注）1集成门电路的功能与参数测试验证3（必选）2SSI组合逻辑电路的分析与设计设计3（必选）3MSI组合逻辑电路的分析与设计（一）译码器与数据选择器功能测试及应用逻辑函数产生器设计设计3（必选）4MSI组合逻辑电路的分析与设计（二）加法器功能测试及应用BCD码加法器设计设计3（可选）

16、5MSI组合逻辑电路的分析与设计（三）显示原理及译码显示电路设计多位LED数码显示灭零控制电路设计3（可选）6集成触发器功能测试与应用验证3（必选）7SSI时序逻辑电路的分析与设计设计3（必选）8MSI时序逻辑电路的分析与设计（一）计数器功能测试及应用-任意进制计数器设计设计3（必选）9MSI时序逻辑电路的分析与设计（二）移位寄存器功能测试及应用-序列码产生器设计设计3（可选）10555定时器及应用电路设计设计3（必选）11D/A转换器原理及应用阶梯波发生器设计设计3（可选）12A/D转换器原理及应用验证3（可选）13数字电子钟的设计与测试综合6（可选）合计五、实验教学过程基本要求（一）分层次

17、教学本课程教学应通过开设一定数量的基础性实验、设计性实验、综合性实验来实现能力培养要求。1.基础性实验的内容和实验电路都是事先给定的。在完成此类实验时，首先应掌握实验电路的工作原理，明确实验目的和要求，对实验结果和实验中出现的各种现象做出分析和估计，以便妥善处理，排除故障，并用记录表格记录结果。2.设计性实验：只给出实验要求和任务，由实验者自行选定器件，进行电路设计，画出完整的电路图，并通过接线调试实验电路，检验是否实现实验要求。此类实验，实验者处于主导地位，能最大限度的发挥主观能动性，但在选择器件时，应该首先查阅相关器件资料，了解集成器件的逻辑功能及使用方法，才能有效地完成设计要求。3.综合

18、性实验：是指实验内容涉及本课程的综合知识或与本课程相关课程知识的实验。（二）教学模式、教学方法和实验学时的基本要求1.任课教师需向学生讲清课程的性质、任务、要求、课程安排和进度、平时考核内容和办法、实验守则及实验安全制度等；2.实验前学生必须进行预习，设计好实验方案、填写好实验报告预习内容后方可进入实验室进行实验； 3.实验结束后，学生应根据实验情况，如实填写实验报告总结部分，分析在实验过程中出现的问题和解决方法； 4.任课教师要认真检查批阅实验报告。5.实验中按1人一组进行。实验者选取7个必选项目和3个可选项目完成实验学时要求。6.教学方法在口授、板书相结合的基础上向多媒体课件方面发展，做到

19、综合利用、提高效率。7.教师应以指导学生自己动手操作为主，对实验中出现的问题也应以学生自己动手解决为主，教师提示为辅。六、推荐教材和参考书目1、推荐教材：宋竹霞，闫丽.数字电路实验. 清华大学出版社，2011年。2、参考书目：（1）吴慎山.数字电子技术实验与指导.电子工业出版社,2011年。（2）自编实验指导书。七、课程考核与评价1、考核与评价办法：（1）考核要求：数字电子技术实验是与数字电子技术基础课程同时开出的独立实验课程，是理论教学的深化和补充，具有较强的实践性，是一门重要的专业技术基础课，是电子信息类专业学生的必修课。根据分层次教学模式的特点，本课程分为验证性实验、综合性实验、设计性实验，旨在巩固和深化电子技术的基本概念和基础理论，加强对学生基本实验技能的综合训练，培养和提高学生工程设计与实际动手的能力。本课程的考核目的包