数字电路与系统

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数字电路与系统是电类各专业作为一门重要的专业基础课程,尤其是电子信息类、电气类和自动化类等专业,是为继续学习其它专业课程,如数字信号处理、大规模数字集成电路设计、微机原理、微机接口与技术等准备必要的基本知识,也是通信、电子、控制,信号处理乃至电力电子等专业课程的必要基础。本课程的教学内容尽可能与电子技术的发展相适应,为学生能够尽快适应科研和数字电路与系统的设计奠定基础。

“数字电路与系统”课程与“电路基础”、“电子电路基础”、“信号与系统”、“电磁场与电磁波”、“计算机组织与结构”、“微机系统与接口”构成了电子信息专业基础课。“数字电路与系统”课程内容与“电子电路基础”等课程内容进行了合理的分工,相关电路、晶体管等主要内容归于“电子电路基础”,因此本课程尽可能少的涉及电平等具体电参数。

本课程按照以下顺序进行教学:

1) 信号、数字信号与模拟信号、数字系统与计算机的相关概念。

2) 数制和码制,这也是数字系统与计算机中信息的表示形式。

3) 布尔代数的基本知识和逻辑函数,以及逻辑函数的表示方法。

4) 组合逻辑电路与常用的组合逻辑模块:说明组合逻辑电路的分析方法和设计方法,常用的组合逻辑电路模块应用。

5) 时序逻辑电路的特点,时序逻辑电路的描述方法和分析方法,同步时序逻辑电路的设计方法等。常用的时序逻辑电路模块,包括寄存器,移位寄存器,计数器,序列信号发生器等,以及这些器件的应用。

6) 计算机系统中使用的半导体存储器:随机存取存储器和只读存储器。介绍RAM和ROM的基本单元构成,电路结构与工作原理。

7) 可编程逻辑器件:主要介绍可编程阵列逻辑(PAL)、通用阵列逻辑(GAL)、复杂可编程逻辑器件(CPLD)以及现场可编程门阵列(FPGA)等

8) 数字与模拟之间的接口器件:数模转换器和模数转换器的工作原理,实现方法。

9) 数字系统的设计方法。采用算法状态机图作为常用的设计工具,自上而下的设计方法,并列举简单的实例说明数字系统的设计过程和实现方法。

课程教学设计学时64,安排在电子电路基础课程之前,与电路基础在时间上并行教学。课程涉及到逻辑电路,逻辑电平的高低,同时鼓励同学们进行相关试验。

预备知识

普通物理(电学部分);电路基础(电路、电路分析),计算机基础,高等数学(微积分)等。

参考资料

1 李文渊主编 数字电路与系统 高等教育出版社 2017年5月

2 康华光.电子技术基础 数字部[M]. 北京:高等教育出版社,2006.

3 阎石.数字电子技术基础[M]. 北京:高等教育出版社,2008.

4 侯建军.数字电子技术基础[M]. 北京:高等教育出版社,2015.

5 Victor P. Nelson, H. Troy Nagle, Bill D. Carroll, David Irwin. Digital Logic Circuit Analysis and Design [M]. Prentice Hall International Inc.,1995.

6 Thomas L. Floyd. Digital Fundamentals[M]. Pearson Education Inc.,2006.

绪论
课程介绍
概述
第一章 数制与码制
1.1 数制与数制之间的转换
1.2 码制和计算机的数的表示方法
1.3 计算机中的非数值数据
第二章 逻辑函数及其化简
2.1 逻辑函数基本运算与定律
2.2 逻辑函数及其描述方法
2.3 逻辑函数的化简
第三章 组合逻辑电路的分析与设计
3.1 组合逻辑电路的分析与最少化设计
3.2 组合逻辑电路的竞争与冒险
实验教学(一)
第四章 组合逻辑功能模块(一)
4.1 编码器 译码器
4.2 数据选择器 分配器
第四章 组合逻辑功能模块(二)
4.3 比较器 校验电路
4.4 算术运算电路及ALU
关键知识点讲解(一)
第五章 触发器
5.1 触发器
第六章 时序逻辑电路分析与设计(一)
6.1 时序逻辑电路分析
第六章 时序逻辑电路分析与设计(二)
6.2 时序逻辑电路设计
第七章 常用的时序逻辑电路模块(一)
7.1 寄存器和移位寄存器
7.2 计数器
第七章 常用的时序逻辑电路模块(二)
7.3 序列信号发生器
第八章 半导体存储器
8.1 半导体存储器概念
8.2 随机存储器RAM
8.3 只读存储器ROM
8.4 存储器容量的扩展
第九章 可编程逻辑器件
9.1 可编程逻辑器件的结构与表示方法
9.2 PLA与PAL
9.3 GAL
9.4 CPLD
9.5 FPGA
第十章 数模与模数转换
10.1 概述
10.2 数模转换
10.3 模数转换
10.4 计逻思政
第十一章 数字系统设计
11.1 数字系统概念
11.2 数字系统设计举例