1、數字電路與邏輯設計自學綱要一、課程編碼及適用專業總學時：84面授學時：20自學學時：64適用專業 ：電類函大各專業（函授專科）二、課程性質數字電子技術是計算機應用、電氣自動化、電子信息等專業學生的必修課程，是其它后續專業課的基礎。通過本課程的學習，獲得數字電子技術必要的基本理論、基本知識和基本技能，了解電子技術的發展概況，為學習后續課程以及從事電子技術方面的工作打下好的基礎。三、本課程的地位和作用 數字電子技術是一門技術基礎課程。目前，電子技術應用極為廣泛，可謂“無處不在，無所不用”，發展非常迅速，并且日益滲透到其他學科領域，進一步促進其發展，在社會的發展中占有重要的地位。因此，數字電子技術是

2、高等學校電類專業的一門重要課程。作為技術基礎課程，它具有基礎性、應用性和先進性。基礎性是指基本理論、基本知識和基本技能。數字電子技術是為后續專業課程打基礎，是為學生畢業后從事有關電的工作打基礎，也就是為自學、深造、拓寬和創新打基礎。它是研究和發展本專業的重要工具，同時注重培養學生解決實際問題的能力。四、學習目的與要求學生通過各個教學環節和實踐，應達到下列總的要求：1.了解二極管、三極管的開關特性。2.掌握基本邏輯門的邏輯功能，邏輯代數的基本運算方法及基本觸發器的邏輯功能。 3.了解邏輯部件及時序邏輯電路的原理，模/數轉換器和數/模轉換器的基本原理，了解數字電路的應用。 4.會用公式法和卡諾圖化

3、簡和變換邏輯函數。 5.會用波形圖法分析數字邏輯電路。 6.應用驅動方程、狀態方程分析、設計時序邏輯電路。 7.具有分析邏輯電路的能力。如從邏輯電路寫出邏輯表達式，列出真值表，畫出邏輯圖等。 8.具有設計簡單邏輯電路的能力。 9.能根邏輯電路的指標，確定某些集成組件（如555定時器）的外接元件參數。 10.能看懂簡單數字裝置的邏輯圖。 11.會查閱常用電阻、電容、半導體二極管和三極管、集成器件等手冊，并具有使用的基本知識。12.通過習題、練習題，鞏固和加深對理論的理解；培養學生分析和解決問題的能力，以及創新創造能力。五、本課程的學習方法為了學好本課程，首先要具有正確的學習目的和態度，應為我國社

4、會主義現代化事業而學習。在學習中要刻苦鉆研、踏踏實實、虛心求教、持之以恒。在學習時要: 1 抓基本概念；2 抓基本單元電路；3 抓基本方法；4 抓典型電路除學習規定教材外，應參閱相關的參考書。通過各個學習環節，培養分析和解決問題的能力和創新精神。解決問題不是僅僅照著書本上的例題作練習題，而是要求使用已有的知識對提出的要求和論據能理解和領悟，并能提出自己的思路和解決問題的方案，這是一個創新過程。六、自學內容與指導第一章 緒論 （一）自學內容模擬信號和數字信號;數制和碼制;基本邏輯運算;邏輯函數與邏輯問題的描述。（二）本章重點 1、數字電路的特點。2、數制與碼制的概念；常用BCD碼。3、常用進制及

5、其轉換。 （三）本章難點1、常用BCD碼（四）本章考點1、 熟悉十進制、二進制、十六進制及其互相轉換；2、8421BCD碼。（五）學習指導先學習N進制的展開式，著重學習二進制與八、十、十六進制間的轉換關系。用二進制碼表示的十進制數，就稱為BCD碼。它具有二進制的形式，還具有十進制的特點,它可作為人們與數字系統的聯系的一種間表示。BCD碼分為有權和無權編碼, 有權BCD碼是每一位十進制數符均用一組四位二進制碼來表示，而且二進制碼的每一位都有固定權值.幾種常見的編碼如 8421; 5421等. 第二章 邏輯代數和函數化簡 （一）自學內容理解基本邏輯運算與、或、非以及與非、或非運算概念；掌握邏輯函數

6、及其真值表、表達式和邏輯圖表示方法。掌握邏輯代數常用公式、定理和規則；邏輯表達式的類型及其轉換。理解最小項的概念、特點；最簡概念；邏輯函數的公式化簡法，變量及函數的卡諾圖；掌握卡諾圖化簡法 （二）本章重點1、邏輯函數的公式化簡法2、卡諾圖化簡法。（三）本章難點1、 公式化簡法2、 卡諾圖化簡法（四）本章考點1、公式化簡法2、卡諾圖化簡法。（五）學習指導邏輯代數是分析和設計數字電路的基本數學工具。本章主要介紹邏輯代數基本概念、公式和定理，邏輯函數的兩種化簡方法（公式法和圖形法），并著重講解了邏輯函數常用的幾種表示方法（真值表、函數表達式、卡諾圖、邏輯圖、波形圖） 及其相互間的轉換。本章涉及的基本

7、概念比較多，包括最小項、最簡表達式、卡諾圖、約束。在對這些概念充分理解的基礎上，才能很好的掌握化簡邏輯函數的兩種常用方法卡諾圖中最小項合并的規律:   一般2N個幾何相鄰的最小項合并可消去N個變量。 卡諾圖化簡應注意：       圈越大越好。       每一個圈應至少包含一個新的最小項。       必需把組成函數的全部最小項圈完。      

8、  最后比較、檢查，寫出最簡與或表達式。約束條件在化簡中的應用: 公式法中，可以根據化簡的需要加上或去掉約束條件。 卡諾圖法中，可根據化簡的需要包含或去掉約束項。注意:凡有約束的邏輯函數的表達式中，應同時寫出約束條件第三章 邏輯門電路 （一）自學內容理解二極管的開關特性，二極管與門和或門門電路及其特點和應用；熟悉三極管的開關特性；三極管非門的邏輯功能及分析，熟悉TTL門電路的類型；各種邏輯功能（與非、或非等）的TTL 電路、特點及應用；線與，OC門和三態門。TTL與非門的特性及參數，了解MOS反相器的主要特點、應用；三態門、模擬開關及其應用、使用注意事項，了解編程邏輯器件（PLD）簡

9、介。（二）本章重點1、 三極管的開關特性。2、 基本邏輯門電路的邏輯功能.3、 TTL與非門的特性及參數。（三）本章難點TTL與非門的特性及參數。（四）本章考點判斷三極管的工作狀態。會寫基本邏輯門電路的邏輯功能（五）學習指導數字電路中基本開關元件的半導體二極管、三極管和MOS管的靜態特性、動態特性。半導體二極管的特點是單向導電特性。半導體三極管是一種用電流控制的具有放大特性的開關元件。分立的二極管與門、或門電路以及由半導體三極管和MOS三極管所組成的非門（反相器）。要求掌握這些基本的門電路的電路組成、符號和工作原理。對于集成電路,本章以TTL與非門為典型介紹了它的邏輯特性（邏輯功能）、電氣特性

10、（包括靜態特性和動態特性）。在此基礎上介紹了TTL與非門、TTL集電極開路門和TTL三態門的門電路。其中這些門電路的符號、邏輯功能均要求掌握, 、電路結構和工作原理只需了解.MOS邏輯門只需了解.第四章 組合邏輯電路 （一）自學內容熟悉編碼器、譯碼器、數據選擇器、數據比較器、加法器的邏輯功能并了解其應用；了解組合邏輯競爭冒險的產生原因、判斷及其消除。掌握簡單組合邏輯電路的分析與設計方法。（二）本章重點1、組合邏輯電路的分析與設計方法。2、利用集成譯碼器和數據選擇器設計組合邏輯電路（三）本章難點利用集成譯碼器和數據選擇器設計組合邏輯電路（四）本章考點組合邏輯電路的分析與設計。集成譯碼器和數據選擇

11、器設計組合邏輯電路（五）學習指導我們對組合邏輯電路的分析分以下幾個步驟：（1）有給定的邏輯電路圖，寫出輸出端的邏輯表達式；（2）列出真值表；（3）通過真值表概括出邏輯功能電路設計的任務就是根據功能設計電路，一般按如下的步驟進行：(1)把邏輯命題換為真值表；這一步我們要從以下幾個方面考慮用英文字母代表輸入或輸出；分清幾個輸入、輸出；分清輸入和輸出之間的對應關系。  （2）把邏輯函數進行化簡，化簡的形式則是根據所選用的邏輯門來決定；  （3）根據化簡結果和所選定的門電路，畫出邏輯電路圖。用數據選擇器和二進制譯碼器實現組合邏輯函數。同學們可以通過書上的例子去體會用中規模集成電路實

12、現組合邏輯電路的基本方法,由于在許多情況下，直接用中規模集成電路來實現組合邏輯電路有很好的效果。第五章 時序邏輯電路 （一）自學內容 了解雙穩態觸發器的基本結構及特點；掌握雙穩態觸發器R-S、J-K、D、T、T觸發器的邏輯功能、特性方程、符號，會畫波形。了解觸發器功能間的相互轉換；觸發器的脈沖工作特性及主要參數。掌握時序電路的分析方法和步驟，工作原理；計數器、移位型寄存器；掌握集成計數器的應用，掌握同步計數器的設計方法步驟、一般時序邏輯的設計方法（二）本章重點1、 雙穩態觸發器R-S、J-K、D、T、T觸發器的邏輯功能、特性方程、符號，會畫波形。2、 時序電路的分析方法和步驟3、 同步計數器的

13、設計方法和步驟4、 集成計數器的應用（三）本章難點1、 時序電路的分析方法。2、 同步計數器的設計3、 集成計數器的應用（四）本章考點1、時序電路的分析。2、同步計數器的設計。3、集成計數器的應用。（五）學習指導本章首先按照基本觸發器、同步觸發器、主從觸發器、邊沿觸發器的順序，就電路組成、工作原理、主要特點作了介紹。中心問題是次態Qn+1與現態Qn及輸入信號之間的邏輯聯系。隨后對時鐘觸發器的邏輯功能表示方法及轉換進行了說明，最后簡單介紹了觸發器的電氣特性。      觸發器的邏輯功能和結構形式是兩個不同的概念。所謂邏輯功能，是指觸發器的次態輸出

14、Qn+1和現態輸出Qn及輸入信號的邏輯關系。根據邏輯功能的不同，我們把觸發器分成RS、D、JK、T、T等幾種類型。而基本觸發器、同步觸發器、主從觸發器、邊沿觸發器等是指電路的不同結構形式。 對同步時序電路的分析、異步時序電路的分析、同步時序電路的設計,要求能結合書上所舉的例子掌握基本的分析與設計同步時序電路的方法，對異步時序電路的分析也要求掌握，對二進制同步與異步計數器、十進制同步與異步計數器、N進制同步與異步計數器,除了要理解各自的構成方法外，更重要的是要掌握它們之間的連接規律，特別是利用已有集成芯片上的異步清零端或同步置位端的方法構成N進制計數器的方法。 第六章 半導體儲存器 （一）自學內

15、容掌握存儲器的類型；了解順序存取存儲器（SAM）的工作原理，理解隨機存取存儲器（RAM）的結構和工作原理，理解只讀存儲器（ROM）的類型及應用。（二）本章重點1、隨機存取存儲器（RAM）的結構和工作原理。2、只讀存儲器（ROM）的應用。（三）本章難點只讀存儲器（ROM）的應用。（四）本章考點1、隨機存取存儲器（RAM）的結構和工作原理。2、只讀存儲器（ROM）的應用。（五）學習指導存儲器是數字系統和計算機中不可缺少的組成部分，用來存放數據、資料、程序等二值信息。一個存儲器能夠存儲的字節現在可以兆計算。實際應用中常以字節數和位數的乘積來表示存儲器的容量。    存儲

16、容量和存取時間是衡量存儲器的重要指標。存儲容量越大意味著存儲的信息越多，系統的功能越強；存取時間的長短則反映了數字系統的速度。    按存儲器的存儲功能可分為隨機存取存儲器RAM和只讀存儲器ROM。按電路可分為雙極型（TTL）和MOS型兩種。目前所使用的RAM多是MOS型的，因為它具有集成度高，功耗低等優點。通過本章內容的學習，要求理解可編程電路的基本單元、掌握只讀存儲器ROM和可編程邏輯陣列PLA、可編程陣列邏輯PAL和通用陣列邏輯GAL、可擦除可編程邏輯器件EPLD、現場可編程門陣列、隨機訪問存儲器RAM的應用。第七章 脈沖電路（一）自學內容 了解脈沖波形與主

17、要參數；掌握集成555定時器的功能及應用；理解集成555定時器構成的施密特電路的組成、工作原理及應用。掌握555構成的單穩態觸發器組成、工作原理及應用；掌握555構成多諧振蕩器的工作原理及應用。（二）本章重點1、555構成的施密特電路。2、555構成的單穩態觸發器3、555構成的多諧振蕩器。（三）本章難點集成555定時器的功能及應用。（四）本章考點1、 認識555構成的單穩態觸發器并會計算參數。2、 認識555構成的多諧振蕩器并會計算參數（五）學習指導在數字系統中，常常要用到各種寬度、各種幅值并且邊沿陡峭的脈沖信（如CP信號、生產控制過程中的定時信號等）。這些脈沖信號的獲取，通常有兩種方法：一

18、種是利用脈沖振蕩器直接產生，如多諧振蕩器電路；另一種是對已有的信號進行整形，如施密特觸發器和單穩態觸發器，使之符合系統的要求。本章在介紹555集成定時器的基礎上，著重介紹了用555集成定時器構成的多諧振蕩器、施密特觸發器和單穩態觸發器的典型電路的工作原理。對石英晶體多諧振蕩器、集成施密特觸發器和單穩態觸發器的電路特點及其各自的應用也作了簡單的介紹.多諧振蕩器是一種自激振蕩電路。本章用555定時器構成的多諧振蕩器的電路組成和工作原理作了比較詳細的介紹，此外還簡單介紹了石英多諧振蕩器的工作特點以及多諧振蕩器的應用。施密特觸發器常常用于脈沖的整形,由555定時器構成的施密特觸發器的電路組成及工作原理

19、要清楚, 應會幾種常用的集成施密特觸發器以及施密特觸發器的常見應用.掌握單穩態觸發器的特點，由555定時器構成的單穩態觸發器的電路組成及工作原理要掌握. 第八章 A/ D 與D/A 轉換器（一）自學內容1、T 型電阻D/A 轉換器的工作原理、精度分析。2、倒T 型電阻D/A 轉換器的工作原理、精度分析3、A/D 轉換器的工作原理、特點及適用場合。4、了解A/D 和D/A 的主要參數（二）本章重點各類A/D 轉換器的特點；D/A 轉換器的精度。（三）本章難點各類A/D 轉換器的工作原理；D/A 精度分析。（四）本章考點D/A 轉換方式及各自特點（五）學習指導本章較系統地講述了模數轉換和數模轉換的

20、基本原理與幾種常用典型電路。在模數轉換器中，主要介紹了倒T形數模轉換電路。在模數轉換器中，先說明模數轉換的一般步驟、取樣定理和取樣-保持電路，再介紹直接型、間接型模數轉換電路。了解幾種典型轉換電路的基本工作原理，記住輸出量和輸入量之間的定量關系、主要特點，以及轉換精度和轉換速度的概念與表示方法。第九章 邏輯編程器件和第10章數字系統設計只作為了解內容七、自學進度及各章節學時安排自學周數16周，每周保證4學時，總計64學時。在自學過程中，除了保證時間外一定要做練習，獨立完成布置的作業分兩次寄回學校。最好將各章后面的有關習題及所介紹參考書上的有關習題也做一下。只有通過練習才能達到對所學內容理解、消

21、化的目的，進而掌握它。各章節學時安排如下（不包括作業學時）。自學進度表周次自 學 內 容學 習 重 點作 業1第1章緒論11概述1 2數制與代碼第2章邏輯代數和函數化簡21基本邏輯運算和復合邏輯運算22邏輯函數及其描述數字電路的特點；數制與碼制的概念；常用進制及其轉換；常用BCD碼。基本邏輯運算與、或、非以及與非、或非運算；邏輯函數及其真值表、表達式和邏輯圖表示方法。11；1322；23223邏輯代數的運算法則4邏函表達式的形式及其變換25邏輯函數標準形式26邏輯函數的公式化簡法邏輯代數常用公式、定理和規則；邏輯表達式的類型及其轉換。最小項的概念、特點；最簡概念；邏輯函數的公式化簡法24； 2729； 210327邏輯函數的卡諾圖化簡法變量及函數的卡諾圖；圖形化簡法213； 2154第3章邏輯門電路31晶體管的開關特性32基本邏輯門電路33 TTL邏輯門34其他雙極型電路二極管、三極管的開關特性；二極管與門和或門；三極管非門的特性;TTL門電路的類型；TTL與非門的特性及參數32； 3435； 37535 MOS邏輯門36編程邏輯器件（PLD）簡介第4章組合邏輯電路41概述42組合電路的