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数字电路与逻辑设计实验课程大纲
发布人:系统管理员  发布时间:2012-09-27   动态浏览次数:1625

数字电路与逻辑设计实验课程大纲

一、课程的任务和目的

数字电路与逻辑设计实验是一门独立设置的专业基础实验课程,面向全校所有工科专业即电子信息工程、电子信息科学与技术、电子科学与技术、通信工程、集成电路设计与集成系统、光信息科学与技术、信息对抗技术,信息安全、计算机科学与技术、软件工程、电气工程与自动化、电子信息技术及仪器、生物医学工程、机械设计制造及其自动化等专业开设。通过本课程的学习,使学生进一步掌握常用仪器的使用,掌握数字电路基本知识、常用芯片的功能及参数以及中、大规模器件的应用,掌握组合逻辑电路和时序逻辑电路的设计方法,并学习使用常用的仿真软件进行电路的模拟和仿真。同时通过学习,培养学生独立思考、独立解决问题的能力,加强学生实际动手能力和创新精神的培养,为以后的在相关领域应用数字电子技术解决实际问题打好基础。

二、课程内容与基本要求

本课程开设的实验分为必做和限选实验。修满学分必须做10个实验以上,实验分为验证性实验、设计性实验、综合性实验。验证性实验目的在于使学生掌握器件的功能、参数和及其使用方法;设计性实验主要是培养学生的电路设计能力;通过综合性实验,掌握数字系统综合设计的方法。

1、逻辑门参数测试(必做、验证性实验)

了解典型TTL集成电路和CMOS集成电路的基本工作原理,掌握基本门电路主要参数和测量方法。熟悉TTL、CMOS逻辑门电路的参数意义,掌握TTL、CMOS逻辑门电路的逻辑功能及使用规则。

2、中规模组合逻辑器件的应用(必做、设计性实验)

主要掌握数据选择器和全加器的应用,通过实验的方法学习数据选择器的电路结构和特点,掌握数据选择器的逻辑功能、测试方法和数据选择器的应用。了解算术运算电路的结构,掌握74LS283先行进位全加器的逻辑功能、特点及其具体应用。

3、组合逻辑电路的设计及仿真(必做、设计性实验)

进一步掌握各种逻辑门的应用,掌握组合逻辑电路的一般设计方法,能熟练设计常用的组合逻辑电路,并使用常用仿真软件对组合逻辑电路进行仿真。

4、触发器和计数器的应用及仿真(必做、设计性实验)

通过实验的方法掌握触发器的逻辑功能及触发特性,熟悉计数器的基本结构,掌握中规模时序逻辑器件,如异步计数器74LS90和同步计数器74LS161的功能及其应用。

5、同步时序电路的设计及仿真(必做、设计性实验)

掌握74LS194四位双向移位寄存器的逻辑功能及其应用。掌握同步时序逻辑电路的设计方法,要求使用Multisim等软件进行电路的模拟和仿真。再进行硬件电路的搭建和调试,通过实验,掌握软硬结合设计电路的流程和方法。

6、555定时器、A/D和D/A变换器的应用(必做、设计性实验)

了解555定时器的结构和工作原理,掌握用555定时器组成常用脉冲单元,并准确测量脉冲参数。了解A/D、D/A转换原理及其外部工作参数,掌握A/D、D/A器件应用。

7、综合性实验(限选、综合性实验、七选二)

实验项目:交通灯控制电路、六人抢答器、乒乓球游戏机、路灯控制器、数字频率计、数字钟、通用逻辑器件GAL的应用。通过以上实验,进一步掌握组合时序逻辑器件的使用,掌握数字系统综合设计的方法,进一步提高软件模拟和仿真电路的能力。逐步培养学生整体电路的功能测试及故障检测的能力。

 

三、与各课程的联系

先修课程:电路分析、模拟电子技术等。

后续课程:数字系统设计、电子系统综合设计、EDA技术与VHDL语言、计算机组成原理、嵌入式系统及应用、单片机技术及应用等。

 

四、对学生能力培养的要求

“数字电路与逻辑设计实验”是与“数字电路与逻辑设计”课程相配套的独立设置的实践性教学环节。通过此课程的学习,使学生能使用常用电子仪器对电路进行调试,具备数字电路的设计与调试技能,对学生的能力要求如下:

1、掌握常用数字集成电路主要参数及逻辑功能的基本测试方法,具有查阅集成器件手册的能力。

2、具有设计、安装、调试组合逻辑电路和时序逻辑电路的能力。

3、掌握常用电路仿真软件的使用,软硬结合设计电路的方法。

4、具有采用可编程逻辑器件设计数字逻辑系统的能力。

5、具有数字综合系统设计的能力,以及整体电路的功能测试及故障检测的能力。

 

五、学时分配

总学时:32学时。

1、TTL及CMOS逻辑门参数测试 (必做、验证性实验)                3学时

2、编码器、译码器的应用 (必做、设计性实验)                    3学时

3、数据选择器的应用(必做、设计性实验)                         3学时

4、全加器的应用(必做、设计性实验)                             3学时

5、组合逻辑电路的设计及仿真 (必做、设计性实验)                4学时

6、触发器和计数器的应用及仿真(必做、设计性实验)               4学时

7、同步时序电路的设计(必做、设计性实验)                       3学时

8、555定时器、A/D和D/A变换器的应用(必做、设计性实验)        3学时

9、综合性实验(七选二)                                         6学时

   1)交通灯控制电路

2)六人抢答器

3)乒乓球游戏机

4)路灯控制器

5)数字频率计

6)数字钟

7)通用逻辑器件GAL的应用

 

六、教材与参考书

(一)教材

张亚君,陈龙,数字电路与逻辑设计实验教程,机械工业出版社,2008

(二)参考书

1.       龚之春. 数字电路. 电子科技大学出版社.1999

2.       康华光. 电子技术基础. 高等教育出版社.2002

3.       阎 石. 数字电子技术基础(第五版).2006

4.       余孟尝. 数字电子技术基础简明教程(第二版). 高等教育出版社.1999

5.       杨颂华,冯毛官,孙万蓉. 数字电子技术基础.西安电子科技大学出版.2001

6.       白中英. 数字逻辑与数字系统. 科学出版社. 2004

7.       何希才. 新型集成电路及其应用实例. 科学出版社. 2002

8.       侯建军 ,佟毅, 曾涛. 数字电路实验一体化教程. 清华大学出版社.2005

9.       李焕英. 数字电路与逻辑设计实训教程.科学出版社.2005

10.    毕满清. 电子技术实验与课程设计. 机械工业出版社.2003

11.    任兵、张亚君、盛庆华. 脉冲与数字电路实验. 浙江大学出版社.2004

 

 

七、说明

  实验是一项认识事物、检验理论的基础实践工作,一个高质量的实验来自于充分的预习、认真的操作和全面的总结。本实验操作准备、考核方式等注意事项如下:

1.每次实验之前,要求学生写出符合要求的预习报告。

2.实验过程中,要求学生所做的每项实验结果必须经老师检查认可。

3.本课程的考核,成绩评定:实验操作技能占30%,实验报告占20%,考试占50%。

4.本大纲适用于独立设课的电子类及通信类专业,对不独立设课的专业,可根据实验课时的多少,对实验要求作适当调整。

                                                            

(执笔:张亚君)