《数字系统逻辑设计基础》教学大纲

1、数字系统逻辑设计基础教学大纲一基本信息.课程名称数字系统逻辑设计基础 / Basic Logic Design of Digital System.课程代码.课程类别学科基础课程.课程性质专业必修.学时/学分72 (56+16) /4.5.先修课程模拟电子技术.适用专业二、教学内容及要求(一)课程教学目的课程目的：设置本课程的主要目的是使学生了解逻辑电路分析和设计的基本知 识、基本理论和基本方法，熟悉组成数字计算机和其它数字系统的各种基本逻辑电路; 掌握逻辑电路分析和设计的方法，并能根据客观提出的设计要求选用合适的集成电路 芯片完成各种逻辑部件的设计。基本任务与要求：要求在掌握数字系统逻辑设计

2、基本知识、基本理论和基本器件 的基础上，能熟练地运用有关知识和理论对各类逻辑电路进行分析；掌握逻辑电路设 计的传统方法和采用中大规模集成电路进行逻辑设计的方法。通过本课程的学习，要 求学生掌握对数字系统硬件进行分析、设计和开发的基本技能，为进一步掌握数字系 统的组成原理及其体系结构奠定扎实的基础。（二）教学内容与学时分配.理论教学部分（56学时）第一章基本知识（4学时）了解：数字系统的基本概念。掌握数制及其转换、带符号二进制数的代码表示以及几种常用编码。重点内容：带符号二进制数的代码表示以及几种常用编码。第一节数字系统的基本概念知识点：数字信号、数字电路、数字系统等基本概念，逻辑电路的分类及研

3、究方 法。第二节数制及其转换知识点：几种常用计数制（2、8、10、16）的特点和转换方法。第三节带符号数的代码表示知识点：带符号二进制数原码、反码和补码的表示形式、各自特点、求取方法和 相互转换。第四节几种常用的编码知识点：4种常用BCD码的特点、与十进制数之间的对应关系和相互转换；格 雷码和奇偶检验码的编码特点、作用和工作原理。第二章 逻辑代数基础（7学时）了解：逻辑代数的基本概念；掌握：逻辑代数的公理、定理和规则；逻辑函数表达式的形式与变换以及逻辑函 数的化简方法。重点内容：逻辑代数的公理、定理和规则，函数表达式的基本形式和标准形式， 逻辑函数的代数化简方法和卡诺图化简方法。难点内容：对公

4、理、定理和规则的灵活运用，逻辑函数化简的两种方法。第一节逻辑代数的基本概念知识点：逻辑运算、逻辑变量、逻辑函数等基本概念第二节逻辑代数的定理和规则知识点：逻辑代数的5组公理、8条定理、3个规则以及复合逻辑。第三节逻辑函数表达式的形式与变换知识点：逻辑表达式的基本形式和标准形式，不同形式的转换。第四节逻辑函数化简知识点：逻辑函数的代数化简法和卡诺图化简法。第三章集成逻辑门（5学时）了解：集成电路的类型，集成逻辑门的基本结构、原理和主要特性参数；掌握：常用逻辑门的逻辑符号、逻辑功能及使用方法，能灵活运用各种逻辑门实 现逻辑函数的功能。重点内容：掌握常用逻辑门的逻辑符号、逻辑功能及使用方法；能灵活运

5、用各种 逻辑门实现逻辑函数的功能。难点内容：集成逻辑门的基本结构和工作原理，以及逻辑门的正确使用。第一节数字集成电路的分类知识点：集成电路常用的3种分类方法及类型。第二节半导体器件的开关特性知识点：晶体二极管和三极管的开关特性。第三节逻辑门电路知识点：3种基本门、常用复合门以及集电极开路门、三态门的逻辑符号、逻辑 功能、集成芯片及使用方法。第四节逻辑函数的实现知识点：能灵活运用各种逻辑门实现逻辑函数的功能。第四章 组合逻辑电路（12学时）了解：组合逻辑电路的定义、结构以及电路中竞争与险象等概念；掌握：组合电路的分析、设计方法和险象的一般处理方法，常用MSI组合逻辑部 件的功能及其应用。重点内容

6、：组合逻辑电路的基本分析方法和设计方法，常用MSI组合逻辑部件的 功能及其应用。难点内容：组合逻辑电路的设计方法和实际问题的处理方法。第一节组合逻辑电路分析知识点：组合逻辑电路的定义和结构特点，分析的一般方法与步骤。第二节组合逻辑电路设计知识点：设计的一般方法与步骤，以及常见实际问题的处理方法。第三节 组合逻辑电路中的竞争与险象知识点：竞争与险象产生的原因、表现形式及处理方法。第四节 常用中规模组合逻辑器件知识点：并行加法器、二进制译码器、编码器、多路选择器等常用MSI组合逻辑 部件的功能、芯片及其应用。第五章集成触发器（4学时）了解：触发器的作用和特点；掌握：两种基本RS触发器、四种简单钟控

7、触发器、集成主从触发器、集成边沿 触发器的工作原理和描述方法，常用芯片及其使用方法。重点内容：常用集成触发器的逻辑符号、功能描述（功能表、次态方程、状态表、 状态图和激励表）及其使用方法。难点内容：主从触发器和边沿触发器的工作原理。第一节 基本RS触发器知识点：触发器的概念，两种基本RS触发器的结构、原理和功能描述。第二节简单钟控触发器知识点：四种简单钟控触发器的结构、原理和功能描述。第三节主从钟控触发器知识点：主从钟控触发器的结构、工作原理和常用集成芯片。第四节边沿钟控触发器知识点：边沿钟控触发器的结构、工作原理和常用集成芯片。第六章 时序逻辑电路（14学时）了解：时序逻辑电路的定义、类型、

8、结构特点和描述方法；异步时序逻辑电路的 特点与类型。掌握：同步时序逻辑电路的分析、设计方法；脉冲异步电路的分析与设计方法； 计数器、寄存器等常用MSI时序逻辑器件的功能和使用方法。重点内容：掌握同步时序逻辑电路的分析和设计方法。难点内容：时序逻辑电路设计（形成原始状态图和原始状态表、状态化简）。第一节时序逻辑电路概述知识点：时序逻辑电路的定义、类型、结构特点和描述方法。第二节同步时序逻辑电路知识点：同步时序逻辑电路的分析、设计方法，包括形成原始状态图和原始状态 表、状态化简、状态编码、确定触发器数目和类型以及画逻辑电路图等，举例说明设 计全过程。第三节异步时序逻辑电路知识点：异步时序逻辑电路的

9、特点与类型，脉冲异步电路的分析与设计。第四节常用中规模时序逻辑器件知识点：计数器、寄存器等常用MSI时序逻辑器件的功能和使用方法。第七章 可编程逻辑器件（8学时）了解：可编程逻辑器件的类型和结构特点，低密度可编程逻辑器件的主要类型， 高密度可编程逻辑器件的结构特点和典型器件；熟悉ISP技术的主要特点、编程原理、 接口电路以及开发软件与设计流程。掌握：PROM、PLA等在路逻辑设计中的应用。重点内容：常用低密度可编程逻辑器件的结构特点和应用，高密度可编程逻辑器 件的结构特点和典型器件，ISP技术的特点、编程原理、接口电路及设计流程。难点内容：PLD的应用，高密度可编程逻辑器件的结构和原理。第一节

10、PLD概述知识点：PLD的发展、一般结构、电路表示和类型。第二节低密度可编程逻辑器件知识点：PROM、PLA、PAL和GAL的结构与应用。第三节高密度可编程逻辑器件知识点：典型ISPLD器件的结构特点和典型器件第四节在系统编程技术知识点：ISP技术的特点、编程原理、接口电路及设计流程。第八章综合应用举例（2学时）结合实际应用，综合运用所学知识完成一个简单数字部件的设计，训练解决实际 问题能力。重点内容：针对某个实际应用问题，整合课程各部分知识，提出解决问题的具体 方案。难点内容：应用问题的逻辑抽象、功能划分和器件的合理使用。2.实验教学部分（16学时）实验一：基本逻辑门功能测试、全加器构成及测试（4学时）实验二：数据选择器和译码器功能测试及“全加全减器”设计与验证（4学时）实验三：触发器实验及简单时序电路（4学时）实验四：“可逆计数器”设计与验证（4学时）三 考核方式及成绩评定考试形