西安邮电学院：《数字电路与逻辑设计》课程教学大纲 Digital Circuit and Logic Design A

《数字电路与逻辑设计A》课程教学大纲 课程英文名称：Digital Circuit and Logic Design A 课程编码：DZ110211 适用专业：电子信息工程、电子科学与技术、光电信息工程、光信息科学与技术、通信工程、 自动化、测控技术与仪器、智能科学与技术、软件工程、电子科学与技术 先修课程：高等数学、普通物理、电路分析、模拟电路 学分数：4 总学时数：64 实验（上机）学时：0 考核方式：校考 执笔者：师亚莉 编写日期：2010-6-26 一、课程性质和任务 本课程是电子信息工程、计算机、通信工程以及信息控制等专业的一门理论性、工程性很强的 专业基础课，是当前电子技术发展最快的学科之一。从学科性质上看，它综合了数字信号及数字电 路的特点，系统分析了数字元器件的外部特性、逻辑功能，探讨了数字电路中典型单元电路的分析 和设计方法。 通过本课程的学习，使学生掌握数字电路的基本理论、基本知识和基本技能，培养学生的实验技 能和数字集成电路应用能力，提高学生逻辑思维能力、逻辑抽象能力、解决实际问题的能力，并为 学习后续专业课做必要的知识准备，为学生日后从事相关工作奠定坚实基础。 二、课程教学内容和要求 第一章绪论 基本要求： 3本绍 、课程特点、学习方法等。并对数字电子技术的发展作简要介绍，激发学生学 教学内容： 1、正确理解数字信号与数字电路的基本概念， 2、熟练掌握二进制、八进制、十进制、十六进制数及其相互转换规律； 3、掌握数字系统中常用的8421BCD编码，并了解其他几种常用BCD编码， 本章难点：常用制数之间的相互转换。 第二章逻辑函数及其简化 基本要求： 逻辑代数基础是分析和设计数字逻辑电路使用的主要数学工具。本章要求掌握逻辑代数的基本 定理和定律；掌握逻辑问题的描述方法：掌握逻辑函数的两种化简方法：代数化简法和卡诺图化简 法。 教学内容：

《数字电路与逻辑设计A》课程教学大纲 课程英文名称：Digital Circuit and Logic Design A 课程编码：DZ110211 适用专业：电子信息工程、电子科学与技术、光电信息工程、光信息科学与技术、通信工程、 自动化、测控技术与仪器、智能科学与技术、软件工程、电子科学与技术 先修课程：高等数学、普通物理、电路分析、模拟电路 学 分 数：4 总学时数：64 实验（上机）学时：0 考核方式：校考 执 笔 者：师亚莉 编写日期： 2010-6-26 一、课程性质和任务 本课程是电子信息工程、计算机、通信工程以及信息控制等专业的一门理论性、工程性很强的 专业基础课，是当前电子技术发展最快的学科之一。从学科性质上看，它综合了数字信号及数字电 路的特点，系统分析了数字元器件的外部特性、逻辑功能，探讨了数字电路中典型单元电路的分析 和设计方法。 通过本课程的学习，使学生掌握数字电路的基本理论、基本知识和基本技能，培养学生的实验技 能和数字集成电路应用能力，提高学生逻辑思维能力、逻辑抽象能力、解决实际问题的能力，并为 学习后续专业课做必要的知识准备，为学生日后从事相关工作奠定坚实基础。 二、课程教学内容和要求 第一章 绪论 基本要求： 介绍本课程的性质、课程特点、学习方法等。并对数字电子技术的发展作简要介绍，激发学生学 习本课程的兴趣和积极性。 教学内容： 1、正确理解数字信号与数字电路的基本概念； 2、熟练掌握二进制、八进制、十进制、十六进制数及其相互转换规律； 3、掌握数字系统中常用的8421BCD编码，并了解其他几种常用BCD编码。 本章难点：常用制数之间的相互转换。 第二章 逻辑函数及其简化 基本要求： 逻辑代数基础是分析和设计数字逻辑电路使用的主要数学工具。本章要求掌握逻辑代数的基本 定理和定律；掌握逻辑问题的描述方法；掌握逻辑函数的两种化简方法：代数化简法和卡诺图化简 法。 教学内容：

1、逻辑变量与逻辑函数及与、或、非三种基本逻辑运算的概念： 2、逻辑代数的基本公式和常用公式： 3、逻辑代数的基本规则和基本定理； 4、 逻辑函数及其表示方法， 5、逻辑函数的公式化简法： 6、逻辑函数的卡诺图化简法： 7、具有无关项的逻辑函数及其化简， 本章重点：逻辑代数的基本公式、基本定理和基本定律；常用公式：逻辑函数的表示方法及其相互 转换；最小项和最大项：逻辑函数的公式化简法和卡诺图化简法。 第三章集成逻辑门 基本要求： 逻辑门电路是各种数字电路及数字系统的基本逻辑单元。通过本章的学习，使学生掌握晶体 管、MOS管的开关特性；掌握TTL和CMOS集成逻辑门的基本工作原理及各类门电路的外部电气特 性；掌握门电路标准推拉输出、开路输出、三态输出的特点和应用，及各类门电路的性能比较。能 借助于集成电路手册，辨析集成器件性能（抗干扰能力、功耗特性、速度和负载能力）的优劣。 教学内容： 1、晶体管、MOS管开关特性： 2、TTL和MOS集成门电路的工作原理： 3、TTL和MOS集成门电路的逻辑功能、外部特性、主要参数和正确使用方法： 4、集成门电路标准推拉输出、开路输出、三态输出的特点和应用； 5、理解TTL门电路和CMOS门电路的改进思路和典型措施。 本章重点：晶体管、MOS管开关特性；门电路的外部电气特性和正确使用方法；门电路的开路输 出、三态输出的特点和应用。 本章难点：门电路的电路结构及参数计算。 第四章组合逻辑电路 甚本要求： 掌握组合逻辑电路的分析和设计方法；掌握常用组合逻辑器件的逻辑功能及使用方法：理解常 用组合逻辑功能器件的工作原理。通过中规模功能器件功能表的学习和应用，具有查阅集成电路产 品手册的能力。 教学内容： 1.组合罗辑电路的基本概念及特点 2、 组合逻辑电路分析方法： 3. 组合逻辑电路设计方法： 4、 若干常用中规模组合逻辑器件功能及应用 5、理解组合逻辑电路中竞争一冒险现象的成因及基本消除方法： 6、VHDL基本知识、VHDL描述电路的基本方法。 本章重点：组合逻辑电路分析和设计方法；常用中规模组合逻辑器件功能及应用；VHDL描述组合逻 辑电路的基本方法 本章难点：组合逻辑电路中竞争与冒险现象的判断 第五章集成触发器 基本要求：

1、逻辑变量与逻辑函数及与、或、非三种基本逻辑运算的概念； 2、逻辑代数的基本公式和常用公式； 3、逻辑代数的基本规则和基本定理； 4、逻辑函数及其表示方法； 5、逻辑函数的公式化简法； 6、逻辑函数的卡诺图化简法； 7、具有无关项的逻辑函数及其化简。 本章重点：逻辑代数的基本公式、基本定理和基本定律；常用公式；逻辑函数的表示方法及其相互 转换；最小项和最大项；逻辑函数的公式化简法和卡诺图化简法。 第三章 集成逻辑门 基本要求： 逻辑门电路是各种数字电路及数字系统的基本逻辑单元。通过本章的学习，使学生掌握晶体 管、MOS管的开关特性；掌握TTL和CMOS集成逻辑门的基本工作原理及各类门电路的外部电气特 性；掌握门电路标准推拉输出、开路输出、三态输出的特点和应用，及各类门电路的性能比较。能 借助于集成电路手册，辨析集成器件性能（抗干扰能力、功耗特性、速度和负载能力）的优劣。 教学内容： 1、晶体管、MOS管开关特性； 2、TTL和MOS集成门电路的工作原理； 3、TTL和MOS集成门电路的逻辑功能、外部特性、主要参数和正确使用方法； 4、集成门电路标准推拉输出、开路输出、三态输出的特点和应用； 5、理解TTL门电路和CMOS门电路的改进思路和典型措施。 本章重点：晶体管、MOS管开关特性；门电路的外部电气特性和正确使用方法；门电路的开路输 出、三态输出的特点和应用。 本章难点：门电路的电路结构及参数计算。 第四章 组合逻辑电路 基本要求： 掌握组合逻辑电路的分析和设计方法；掌握常用组合逻辑器件的逻辑功能及使用方法；理解常 用组合逻辑功能器件的工作原理。通过中规模功能器件功能表的学习和应用，具有查阅集成电路产 品手册的能力。 教学内容： 1、 组合逻辑电路的基本概念及特点； 2、 组合逻辑电路分析方法； 3、 组合逻辑电路设计方法； 4、 若干常用中规模组合逻辑器件功能及应用； 5、理解组合逻辑电路中竞争—冒险现象的成因及基本消除方法； 6、VHDL基本知识、VHDL描述电路的基本方法。 本章重点：组合逻辑电路分析和设计方法；常用中规模组合逻辑器件功能及应用；VHDL描述组合逻 辑电路的基本方法。 本章难点：组合逻辑电路中竞争与冒险现象的判断。 第五章 集成触发器 基本要求：

触发器是时序逻辑电路的基本逻辑单元。通过本章的学习，使学生掌握各类触发器的逻辑功能 及其描述方法；掌握各种触发方式的特点和脉冲工作特性；理解各类触发器的工作原理。 教学内容： 1、触发器的逻辑分类、功能和基本特点； 2、各类触发器的电路结构、工作原理和动作特点： 3、触发器逻辑功能的描述方法（包含状态转换表、特征方程、状态图、激励表和工作波形图 等)： 4、理解RS触发器、JK触发器、D触发器、T触发器、和T触发器各自的功能特点； 5、VHDL对触发器的描述方法。 本章重点：各类触发器的逻辑功能及逻辑功能描述方法；各种触发方式的特点、脉冲工作特性。 本章难点：触发器的电路结构。 第六章时序逻辑电路 基本要求： 掌握时序逻辑电路的特点、分类及基本分析方法；掌握同步时序逻辑电路的设计方法；掌握常 用时序功能部件计数器和移位寄存器的逻辑功能及应用。 教学内容： 1、关于时序逻辑电路的基本概念： 2、时序逻辑电路的分析方法； 3、常用中规模时序逻辑电路的功能及应用 4、掌握同步时序逻辑电路的设计方法，理解异步时序逻辑电路的设计方法： 5、掌握典型MS时序逻辑器件上的附加控制端的功能和使用方法，并进行多片级联使用的逻辑设 计。 6、理解VHDL对时序逻辑电路的描述方法， 本章重点：时序逻辑电路的分析，正确画出时序图（工作波形）；同步计数器的设计. 本章难点：异步时序逻辑电路的分析与设计；同步时序逻辑电路设计的一般步骤。 第七章半导体存储器 基本要求： 了解半导体存储器的基本概念及发展概况；掌握SAM、RAM和ROM的功能和使用方法；理解 SAM、RAM和ROM的工作原理；了解动态CMOS反相器、动态CMOS移存单元、MOS静态及动态存 储单元。 教学内容： 1、熟悉存储器的一般结构和工作原理 2、理解各类ROM的存储原理、读写原理 3、掌握RAM的特点、种类和SRAM的结构及原理； 4、掌握存储单元、字、位、地址、地址单元等基本摄念以及存储器容量扩展的一般方法： 5、熟悉用存储器设计组合逻辑电路的原理和方法。 本章重点：SAM、RAM和ROM的功能；：半导体存储器容量的扩展；用ROM实现组合逻辑电路。 本章难点：动态CMOS反相器、动态CMOS移存单元及MOS静态、动态存储单元的存储原理。 第八章可编程逻辑器件 其木要求：

触发器是时序逻辑电路的基本逻辑单元。通过本章的学习，使学生掌握各类触发器的逻辑功能 及其描述方法；掌握各种触发方式的特点和脉冲工作特性；理解各类触发器的工作原理。 教学内容： 1、触发器的逻辑分类、功能和基本特点； 2、各类触发器的电路结构、工作原理和动作特点； 3 、触发器逻辑功能的描述方法（包含状态转换表、特征方程、状态图、激励表和工作波形图 等）； 4、理解RS触发器、JK触发器、D触发器、T触发器、和 T′触发器各自的功能特点； 5、VHDL对触发器的描述方法。 本章重点： 各类触发器的逻辑功能及逻辑功能描述方法；各种触发方式的特点、脉冲工作特性。 本章难点：触发器的电路结构。 第六章 时序逻辑电路 基本要求： 掌握时序逻辑电路的特点、分类及基本分析方法；掌握同步时序逻辑电路的设计方法；掌握常 用时序功能部件计数器和移位寄存器的逻辑功能及应用。 教学内容： 1、关于时序逻辑电路的基本概念； 2、时序逻辑电路的分析方法； 3、常用中规模时序逻辑电路的功能及应用； 4、掌握同步时序逻辑电路的设计方法，理解异步时序逻辑电路的设计方法； 5、掌握典型MSI时序逻辑器件上的附加控制端的功能和使用方法，并进行多片级联使用的逻辑设 计。 6、理解VHDL对时序逻辑电路的描述方法。 本章重点：时序逻辑电路的分析，正确画出时序图（工作波形）；同步计数器的设计。 本章难点：异步时序逻辑电路的分析与设计；同步时序逻辑电路设计的一般步骤。 第七章 半导体存储器 基本要求： 了解半导体存储器的基本概念及发展概况；掌握SAM、RAM和ROM的功能和使用方法；理解 SAM、RAM和ROM的工作原理；了解动态CMOS反相器、动态CMOS移存单元、MOS静态及动态存 储单元。 教学内容： 1、熟悉存储器的一般结构和工作原理； 2、理解各类ROM的存储原理、读写原理； 3、掌握RAM的特点、种类和SRAM的结构及原理； 4、掌握存储单元、字、位、地址、地址单元等基本概念以及存储器容量扩展的一般方法； 5、熟悉用存储器设计组合逻辑电路的原理和方法。 本章重点：SAM、RAM和ROM的功能；半导体存储器容量的扩展；用ROM实现组合逻辑电路。 本章难点：动态CMOS反相器、动态CMOS移存单元及MOS静态、动态存储单元的存储原理。 第八章 可编程逻辑器件 基本要求：

可编程逻辑器件是实现数字系统的理想器件。它的出现，改变了传统数字系统设计方法。本章 要求了解PLD的基本概念及发展概况：掌握可编程逻辑器件的基本结构和特点：理解可编程逻辑器件 的工作原理；了解典型可编程逻辑器件的结构。 教学内容： 1、了解PLD的基本特征、分类、每种类型的特点及发展概况： 2、掌握PLD的电路表示法（符号规定）； 3、了解可编程阵列逻辑(PAL)的工艺结构、编程特点和GAL器件的输出逻辑宏单元(OLMC) 的结构和基本工作原理： 4、理解用可编程逻辑器件实现各种逻辑功能电路的基本原理； 5、了解CPLD、FPGA等器件的基本原理、特点及设计流程。 本章重点：可编程逻辑器件的基本结构和特点。 本章难点：典型可编程逻辑器件的结构和工作原理。 第九章脉冲单元电路 基本要求： 理解脉冲电路的分析方法；掌握施密特触发器、单稳态触发器、多谐振荡器的工作原理及应 用；掌握555定时器构成施密特触发器、单稳态触发器、多谐振荡器的电路结构和主要参数计算， 教学内容： 1、关于矩形波波形级主要参数描述的基本概念： 2、施密特触发器； 3、单稳态触发器 4、多谐振荡器： 5、555定时器及其应用. 本章重点：555定时器构成施密特触发器、单稳态触发器、多谐振荡器的电路和主要参数计算， 本章难点：定时电路中电容充、放电过程和定时参数的计算。 三、各教学环节的学时分配 学时分配 项目 主要内容 习题 章节 讲课 实验上机合计 课 第一章 绪论 2 第二章 逻辑函数及其简化 6 2 8 第三章 集成逻辑门 6 2 第四章 组合逻辑电路 8 2 10 第五章 集成触发器 6 2 第六章 时序逻辑电路 12 2 14

项目 章节 主要内容 学时分配 讲课 习题 课 实验 上机 合计 第一章 绪论 2 2 第二章 逻辑函数及其简化 6 2 8 第三章 集成逻辑门 6 2 8 第四章 组合逻辑电路 8 2 10 第五章 集成触发器 6 2 8 第六章 时序逻辑电路 12 2 14 可编程逻辑器件是实现数字系统的理想器件。它的出现，改变了传统数字系统设计方法。本章 要求了解PLD的基本概念及发展概况；掌握可编程逻辑器件的基本结构和特点；理解可编程逻辑器件 的工作原理；了解典型可编程逻辑器件的结构。 教学内容： 1、了解PLD的基本特征、分类、每种类型的特点及发展概况； 2、掌握PLD的电路表示法（符号规定）； 3、了解可编程阵列逻辑（PAL）的工艺结构、编程特点和GAL器件的输出逻辑宏单元（OLMC） 的结构和基本工作原理； 4、理解用可编程逻辑器件实现各种逻辑功能电路的基本原理； 5、了解CPLD、FPGA等器件的基本原理、特点及设计流程。 本章重点：可编程逻辑器件的基本结构和特点。 本章难点：典型可编程逻辑器件的结构和工作原理。 第九章 脉冲单元电路 基本要求： 理解脉冲电路的分析方法；掌握施密特触发器、单稳态触发器、多谐振荡器的工作原理及应 用；掌握555定时器构成施密特触发器、单稳态触发器、多谐振荡器的电路结构和主要参数计算。 教学内容： 1、关于矩形波波形及主要参数描述的基本概念； 2、施密特触发器； 3、单稳态触发器； 4、多谐振荡器； 5、555定时器及其应用。 本章重点：555定时器构成施密特触发器、单稳态触发器、多谐振荡器的电路和主要参数计算。 本章难点：定时电路中电容充、放电过程和定时参数的计算。 三、各教学环节的学时分配

第七章 半导体存储器 2 6 第八章 可编程逻辑器件 4 第九章 脉冲单元电路 4 合计 12 64 四、本课程与其它课程的联系 该课程的先修课程有《高等数学》、《普通物理》、《电路分析》和《模拟电路》等，它们是学 习本课程的基础。本课程又是后续课程《计算机组成原理》、《微机接口技术》，《ED技 术》、《数字系统设计》等课程的基础。 五、建议教材及参考资料 1.教材 《数字电路逻辑设计》（第二版）、王毓银、高等教育出版社、2005.12 2.参考书： 《数字电路与系统》（第2版）、刘宝琴等、清华大学出版社、2007.3 《电子技术基础》数字部分（第四版）、康华光、高等教育出版社、2000.6 《数字系统设计基础》、毛永毅等、西安电子科技大学出版社、2010.5

第七章 半导体存储器 4 2 6 第八章 可编程逻辑器件 4 4 第九章 脉冲单元电路 4 4 合计 52 12 64 四、本课程与其它课程的联系 该课程的先修课程有《高等数学》、《普通物理》、《电路分析》和《模拟电路》等，它们是学 习本课程的基础。本课程又是后续课程《计算机组成原理》、《微机接口技术》，《EDA技 术》、《数字系统设计》等课程的基础。 五、建议教材及参考资料 1．教材: 《数字电路逻辑设计》（第二版）、王毓银、高等教育出版社、2005.12 2．参考书： 《数字电路与系统》（第2版）、刘宝琴等、清华大学出版社、2007.3 《电子技术基础》数字部分（第四版）、康华光、 高等教育出版社、2000.6 《数字系统设计基础》、毛永毅等、西安电子科技大学出版社、2010.5