数字逻辑与电路设计（新形态版） 教学大纲

1/5数字逻辑课程教学大纲课程编码课程名称数字逻辑课程英文名称DigitalLogic适用专业软件工程专业、数据科学与大数据技术专业主要参考书白中英.数字逻辑（第6版）.北京：科学出版社,2020毛法尧.数字逻辑（第2版）.北京：高等教育出版社,2008一、课程简介数字逻辑课程是高等学校计算机、电子、通信及自动化专业等相关专业的本科生和高职高专学生的重要基础课，是学生学习和掌握计算机电路的基础课程，也是计算机组成原理等相关后继课程的必备基础。本课程的教学目的是使学生掌握数字系统中逻辑代数基础、逻辑电路的分析和设计方法，了解集成电路及芯片发展现状和前沿技术。本课程要求学生掌握开关理论、数字逻辑分析和表述、逻辑门电路、组合逻辑电路的分析与设计、触发器原理与应用、时序逻辑电路的分析与设计、数字系统分析等数字逻辑电路的基本概念与基本方法，重点掌握组合逻辑电路和同步时序逻辑电路的分析、设计和应用，为数字系统的硬件分析与设计奠定坚实基础，也为深入理解计算机的工作原理提供理论及实践基础。二、教学要求教学内容与要求（推荐学时：48+16）教学单元1数字硬件基础学时2主要知识点知识点：数字硬件及数字硬件技术的发展；用于数字硬件产品实现的典型芯片类型及特点；逻辑设计的概念，数字系统的设计流程及流程中的关键步骤；典型计算机硬件结构，及逻辑电路在计算机硬件系统中的作用。要求（1）了解数字硬件及数字硬件技术的发展；（2）了解并掌握用于数字硬件产品实现的典型芯片类型及特点；（3）了解逻辑设计的概念，掌握数字系统的设计流程及流程中的关键步骤；（4）掌握典型计算机硬件结构，并理解逻辑电路在计算机硬件系统中的作用。教学单元2数制与编码学时4主要知识点知识点：计数体制；任意进制数间的转换方法；机器数与真值；原码、反码和补码表示及公式；机器数的加减运算规则；数的定点和浮点表示法；十进制的二进制编码（BCD码）；可靠性编码；字符的代码表示。重点：补码公式及应用；十进制的二进制编码及运算调整规则；奇偶校验码及应用；格雷码及应用、海明码及应用。难点：机器数的公式；8421BCD码和余3码运算调整规则；海明码的构成。要求（1）熟练掌握计数体制及任意进制数间的转换、机器数的公式和运算规则、BCD码特点及运算规则、各可靠性编码的构成；理解补码原理及CPU算术逻辑运算单元的基本运算机理；理解数的表示法；（2）理解计算机外部信息和内部数据的转换；（3）具有在计算机内部通信和网络通信中的应用将可靠性编码的意识；（4）能够将机器数运算规则、数字编码和可靠性编码等知识应用到数字电路方案的分析和设计中。教学单元3逻辑代数基础学时4主要知识点知识点：逻辑变量和逻辑函数的基本概念；逻辑运算；基本的逻辑门；逻辑代数的公理和定理；逻辑代数的基本规则；逻辑函数基本形式和标准形式；逻辑函数的表示方法及转换；逻辑函数的化简。重点：逻辑代数的基本定理及规则；逻辑函数标准形式的最小项、最大项的概念、性质；逻辑函数表达式的转换；卡诺图化简原理及应用。难点：约束项在卡诺图化简中的应用；列表化简法。要求（1）熟练掌握逻辑变量、函数的基本概念、常用逻辑运算规则；能熟练应用逻辑代数公理、定理和基本规则。具备应用逻辑代数对实际应用问题进行描述，进而对数字系统进行合理逻辑抽象的能力；（2）熟练掌握最小项和最大项的概念、性质及卡诺图化简原理，能利用逻辑代数定理及卡诺图对较复杂逻辑函数进行简化，具备利用逻辑函数化简方法对数字逻辑电路进行优化的能力。教学单元4逻辑门电路学时4主要知识点知识点：逻辑门电路基本概念、使用方法与应用；二极管、三极管的开关特性；分离元件门电路的结构；TTL与非门的电路结构及工作原理；集电极开路门电路、三态门电路的工作原理及应用；TTL门电路的正确使用方法。要求（1）熟悉二极管、三极管的开关特性；（2）理解TTL与非门的电路结构及工作原理；（3）掌握集电极开路门电路、三态门电路的工作原理及应用；（4）掌握TTL门电路的正确使用方法。教学单元5组合逻辑电路学时10主要知识点知识点：组合逻辑电路特点；组合逻辑电路的分析与设计方法；典型组合逻辑电路功能芯片的功能分析、设计及应用；组合逻辑电路的竞争与冒险。重点：组合逻辑电路的分析与设计方法；利用译码器进行组合逻辑电路设计的方法及实践；利用数据选择器进行组合逻辑电路设计的方法及实践；加法器在计算机系统中的典型应用。难点：模块化组合逻辑电路设计及应用、具有优先权的编码器设计、超前进位加法器的设计。要求（1）了解组合逻辑电路的特点，熟练掌握组合逻辑电路的分析与设计方法，能完成组合逻辑电路分析和设计，具有设计组合逻辑电路解决数字系统相关的实际工程应用问题能力；（2）掌握典型组合逻辑电路功能芯片的功能分析及应用，理解典型组合逻辑功能电路在计算机系统中的作用及基本架构，能对典型功能芯片构成电路的功能进行分析，并具有应用典型电路功能芯片设计实际工程问题的解决方案；（3）掌握组合逻辑电路的竞争与冒险及消除方法，能对组合逻辑电路设计方案进行优化。教学单元6集成触发器学时4主要知识点知识点：基本RS触发器；电平触发方式RS、D、JK、T触发器；主从RS触发器和JK触发器；边沿触发式触发器及特点；触发器逻辑功能的转换。重点：基本RS触发器工作原理、电平触发式触发器工作原理及次态方程、边沿触发器的应用、触发器逻辑功能的转换。难点：利用传输延迟的边沿触发器、维持阻塞触发器的工作原理。要求（1）深入理解基本RS触发器工作原理，熟练掌握电平触发式触发器工作原理及次态方程，熟练掌握边沿触发器的应用特点，能根据触发器的基本逻辑功能设计各类触发器的转换电路方案；（2）具备触发器的基本知识，并能将其应用于时序电路及数字系统方案的分析和设计。教学单元7时序逻辑电路学时20主要知识点知识点：时序逻辑电路的特点和描述方法；同步时序逻辑电路的分析及设计方法；脉冲型异步时序逻辑电路的分析及设计方法；数码寄存器；移位寄存器结构、工作原理及应用；集成二进制计数器、十进制计数器结构、工作原理及应用。重点：同步时序逻辑电路分析；同步时序逻辑电路设计；脉冲型异步时序逻辑电路分析；移位寄存器的工作原理及应用；计数器的典型应用。要求（1）了解同步时序逻辑电路的特点，熟练掌握典型同步时序逻辑电路的结构、同步时序逻辑电路的分析与设计方法，能应用模块化思想进行时序逻辑电路的分析和设计，并能解决实际工程问题；（2）能应用时序电路的分析方法对实际应用中的时序电路进行分析，深入理解时序逻辑电路在计算机基本架构中的作用；（3）掌握寄存器、计数器的工作原理及典型案例，并能在实际应用问题的解决方案中灵活应用。教学形式与方法主要采用讲授法、任务驱动法、自主学习等教学方法。课堂教学过程包括导课、讲授新知、拓展及总结，并结合课堂测试消化理解教学内容；线上教学基于数字教学资源，通