课程概述

本课程是一门电子技术方面入门性质的技术基础课程,它自成体系,是实践性很强的一门课程。其任务是通过对本课程的学习,使学生获得数字电子技术方面的基本理论、基本知识和基本技能,培养学生分析问题和解决问题的能力,为进一步深入学习电子技术的某些领域以及电子技术在专业上的应用打好基础。

    课程共分11章,内容主要包括:数制和码制,基本逻辑运算与常用复合逻辑,逻辑代数基础,逻辑门电路,逻辑函数的表示及化简,组合逻辑电路,触发器,时序逻辑电路,脉冲波形的产生与整形,半导体存储器,模/数与数/模转换电路等。

    教学视频采用“PPT录屏+手写板板书”模式,将多媒体授课和传统板书无缝衔接,保证课件和板书都能达到最佳的教学效能,学生学习接受性很好。同时,课件从教学式课件转变为媒体式课件,注重制作的艺术性和亲和力,使得视频具有自媒体特征,并精心设置视频标题,抓住教育要点,激发学生学习兴趣。

作为工学学科常见的一门学科平台课,本课程适用于高等学校电气、自动化、电子信息、通信工程、计算机、仪器仪表类等各专业,也可供其他理工科专业选用,以及有需要的工程技术人员和社会读者使用。

证书要求

为积极响应国家低碳环保政策, 2021年秋季学期开始,中国大学MOOC平台将取消纸质版的认证证书,仅提供电子版的认证证书服务,证书申请方式和流程不变。

 

电子版认证证书支持查询验证,可通过扫描证书上的二维码进行有效性查询,或者访问 https://www.icourse163.org/verify,通过证书编号进行查询。学生可在“个人中心-证书-查看证书”页面自行下载、打印电子版认证证书。

 

完成课程教学内容学习和考核,成绩达到课程考核标准的学生(每门课程的考核标准不同,详见课程内的评分标准),具备申请认证证书资格,可在证书申请开放期间(以申请页面显示的时间为准),完成在线付费申请。

 

认证证书申请注意事项:

1. 根据国家相关法律法规要求,认证证书申请时要求进行实名认证,请保证所提交的实名认证信息真实完整有效。

2. 完成实名认证并支付后,系统将自动生成并发送电子版认证证书。电子版认证证书生成后不支持退费。


预备知识

    本课程的先修课程是《高等数学》、《大学物理》、《电路分析基础》、《模拟电子技术》等。在《模拟电子技术》中的晶体管及其放大电路和一阶RC电路的暂态分析等是本课程的基础。

授课大纲

第1章 数制和码制

1.1概述(1)——” what is 数字电路?”

1.1概述(2)——“ 真值表是个什么东东?”

1.2数制和码制(1)——“ 数制其实很单纯 ”

1.2数制和码制(2)——“ 透过表象看BCD码 ”

1.3数制和码制(3)——“ 可靠性代码为何可靠?”

拓展知识1——“ 字符代码是一堂历史课 ”

第1章 数制和码制单元测试

第一章作业1——新手题(共2题)

第一章作业2——进阶题(共2题)

第2章 基本逻辑运算与常用复合逻辑

2.1基本逻辑——“ 熟悉又陌生的与、或、非 ”

2.2复合逻辑(1)——“ 与非、或非、与或非:真值表才是王道 ”

2.2复合逻辑(2)——" 异或、同或的四点四结论总结得真好 "

拓展知识1——“ 逻辑门符号是怎么来的?”

拓展知识2——“ 来个小电路,好用又不贵——奇偶校验码的生成与检测 ”

第2章 基本逻辑运算与常用复合逻辑单元测试

第2章作业1——新手题(共1题)

第2章作业2——进阶题(共1题)

第3章 逻辑代数基础

3.1概述——“ 逻辑代数概述和布尔的传奇 ”

3.2常用公式(1)——“ 轻松搞定几个基础公式 ”

3.2常用公式(2)——“ 重中之重的吸收定律1、2、3 ”

3.2常用公式(3)——“ 难而不重的多余项定律 ”

3.2常用公式(4)——“ 很难很重要的摩根定律 ”

3.3 逻辑运算的优先级——“ 不可忽视的逻辑运算的优先级 ”

3.4基本定律——“ 只差一点就讲完了的基本定律 ”

3.5逻辑函数的5类基本形式——“ 运用布尔代数,看看逻辑函数的5类基本形式 ”

第3章 逻辑代数基础单元测试

第3章作业1——新手题(共3题)

第3章作业2——进阶题(共1题)

第4章 逻辑门电路

4.1概述(1)——“ 开讲逻辑门电路,来啃这块硬骨头 ”

4.1概述(2)——“ 理论照进现实,正逻辑和负逻辑 ”

4.1概述(3)——“ 准备食材,二极管、晶体管的基本特性 ”

4.2分立元件门电路——“ 模电开胃菜,分立元件门电路 ”

4.3 TTL逻辑门(1)——“ 上主菜!TTL非门的工作原理 ”

4.3 TTL逻辑门(2)——“ 细嚼慢咽,TTL逻辑门的输入、输出特性参数 ”

4.3 TTL逻辑门(3)——“ 消化之后出真谛——TTL电平规范 ”

4.3 TTL逻辑门(4)——“ 逻辑门的抗干扰能力——输入端噪声容限 ”

4.3 TTL逻辑门(5)——“ 逻辑门的速度指标——传输延迟时间 ”

4.4特殊TTL逻辑门(1)——“ 特殊结构TTL逻辑门因何而来?”

4.4特殊TTL逻辑门(2)——" 集电极开路门(OC门)的四个圈 "

4.4特殊TTL逻辑门(3)——" 装备正版控制端的三态门(TS门)"

4.4特殊TTL逻辑门(4)——" 功夫大比拼,OC门和三态门的性能比较 "

4.5 CMOS逻辑门(1)——“ 囫囵吞枣,CMOS集成逻辑门简述 ”

4.5 CMOS逻辑门(2)——“ 没消化也有真谛——CMOS电平规范 ”

4.6 逻辑门电路多余输入端的处理

拓展知识1——“ TTL门与CMOS门的接口电路:师傅引进门,自学看课文 ”

第4章 逻辑门电路单元测试

第4章作业1——新手题(共3题)

第4章作业2——进阶题(共2题)

第5章 逻辑函数的表示及化简

5.1概述——“ why and how:逻辑函数的表示及化简概述 ”

5.2公式法化简(1)——“ 这是一堂习题课—正向应用公式,化简与或表达式 ”

5.2公式法化简(2)——“ 千万别太当回事—公式化简法中的特殊技巧 ”

5.2公式法化简(3)——“ 回归主干思路——改变表达式结构,创造化简环境 ”

5.2公式法化简(4)——“ 水到渠成—公式法化简的思路总结 ”

5.2公式法化简(5)——“ 公式法化简综合范例—不止是堂习题课 ”

5.2公式法化简(6)——“ 5类典型逻辑函数之间的转换——复习+总结+升华 ”

5.3卡诺图法化简(1)——“ 卡诺图的由来:最小项和标准与或式 ”

5.3卡诺图法化简(2)——“ 卡诺图秘笈之一:卡诺图的结构规则 ”

5.3卡诺图法化简(3)——“ 卡诺图秘笈之二:卡诺图的化简原理 ”

5.3卡诺图法化简(4)——“ 卡诺图秘笈之三:卡诺图上的最小项合并规则 ”

5.3卡诺图法化简(5)——“ 卡诺图秘笈之四:如何用卡诺图表达待化简的逻辑函数 ”

5.3卡诺图法化简(6)——“ 武功小成,初试牛刀:与或逻辑函数的卡诺图法化简 ”

5.3卡诺图法化简(7)——“ 卡诺图秘笈之五:卡诺圈圈法原则和步骤 ”

5.4 约束关系(1)——“ 化简具有约束关系的逻辑函数—定义、表示和化简 ”

5.4 约束关系(2)——“ 约束关系的理解和表述—跟我做个脑保健操 ”

5.5逻辑函数的表示(2)——“ 再次应用整体分析法,轻松搞定组合逻辑电路的波形图 ”

拓展知识1——“ 卡诺图不止一种用法:5类典型逻辑函数的卡诺图法化简 ”

拓展知识2——“ 打通任督二脉:5类典型逻辑函数的化简方法总结 ”

拓展知识3——“ 各种表示工具的相互转换—组合逻辑电路分析与设计的基础 ”

5.5逻辑函数的表示(1 补充)——“组合逻辑函数的5种表示工具—概念和应用”

第5章 逻辑函数的表示及化简单元测试(1)

第5章 逻辑函数的表示及化简单元测试(2)

第5章作业1——新手题(共2题)

第5章作业2——进阶题(共2题)

第6章 组合逻辑电路

6.1分析与设计(1)——“ 还记得电路图如何转换为真值表吧,组合逻辑电路的分析方法 ”

6.1分析与设计(2)——“ 接着将真值表转换为电路图,组合逻辑电路的设计方法 ”

6.2 加法器(1)——“ 先说明知识结构,常用中规模组合逻辑器件综述 ”

6.2 加法器(2)——“ 加法器原理,一个半加,一个全加 ”

6.2 加法器(3)——“ 多位全加器的进位原理,一种快,一种慢 ”

6.2 加法器(4)——“ 集成加法器,初识IC芯片 ”

6.2 加法器(5)——“ 加法器的级联扩展:片内超前,片间串行 ”

6.3 数值比较器(1)——“ 数值比较器原理,两个数相比,一个结果,三种可能 ”

6.3 数值比较器(2)——“ 集成数值比较器,初识IC功能表 ”

6.3 数值比较器(3)——“ 数值比较器的级联扩展,TTL、CMOS是有差异滴!”

6.4 编码器(1)——“ 编码器原理,信号入,代码出 ”

6.4 编码器(2)——“ 集成编码器,总结“两图一表” ”

6.4 编码器(3)——“ 举一反三,编码器级联扩展的三个圈 ”

6.5 译码器(1)——“ 译码器原理,代码入,信号出 ”

6.5 译码器(2)——“ 集成译码器:掌握“两图一表”的阅读方法了吗? ”

6.5 译码器(3)——“ 译码器的级联扩展:三个圈变成两个圈,更简单喽 ”

6.5 译码器(4)——“ 译码器的应用:应用译码器,实现任意组合逻辑电路 ”

6.5 译码器(5)——“ 显示译码器的原理与应用 ”

6.6 数据选择器(1)——“ 数据选择器原理:寻址、传输两步走 ”

6.6 数据选择器(2)——“ 集成数据选择器:两图一表,老生常谈 ”

6.6 数据选择器(3)——“ 数据选择器的级联扩展思路一:先片选,再片内选 ”

6.6 数据选择器(4)——“ 数据选择器的级联扩展思路二:先片内选,再片选 ”

6.6 数据选择器(5)——“ 应用数据选择器,实现任意组合逻辑电路 ”

6.6 数据选择器(6)——“ 译码器、数据选择器应用的总结 ”

6.7 竞争与冒险(1)——概念与成因

6.7 竞争与冒险(2)——判别方法

6.7 竞争与冒险(3)——消除方法

拓展知识1——“ 数据分配器的原理与应用,理解一下就好啦 ”

拓展知识2——" 加法器的其他应用,难点是乘法器方案 "

拓展知识3——" 数字集成电路的发展简史—第三次工业革命的基石 "

第6章 组合逻辑电路单元测试(1)

第6章 组合逻辑电路单元测试(2)

第6章 组合逻辑电路单元测试(3)

第6章作业1——新手题(共2题)

第6章作业2——进阶题(共3题)

第7章 触发器

7.1概述——“ 时序逻辑的敲门砖—触发器开篇 ”

7.2时序逻辑简述(1)——“ 时序逻辑电路的结构与工作特点—跟着我,一步一步慢动作 ”

7.2时序逻辑简述(2)——“ 时序逻辑电路的分类—层出不穷的新名词 ”

7.2时序逻辑简述(3)——“ 时序逻辑电路的表示工具—状态表和状态图 ”

7.2时序逻辑简述(4)——“ 状态表和状态图之间的相互转换—使用工具的第一步 ”

7.2时序逻辑简述(5)——“ 时序逻辑电路各种表示工具间的转换—万变不离状态迁移 ”

7.3 基本RS触发器(1)——“ 触发器是个人丁兴旺的大家族 ”

7.3 基本RS触发器(2)——“ 基本RS触发器,两种结构殊途同归 ”

7.3 基本RS触发器(3)——“ 一个隐藏的非号:RS触发器特征方程的理解 ”

7.3 基本RS触发器(4)——“ 阅读+记忆+联想:完整掌握RS触发器的信息 ”

7.4 同步触发器(1)——“ 同步触发器之RS ”

7.4 同步触发器(2)——“ 同步触发器之D ”

7.4 同步触发器(3)——“ 同步触发器之JK ”

7.4 同步触发器(4)——“ 同步触发器之T ”

7.4 同步触发器(5)——“ 同样的“阅读+记忆+联想”:4类功能触发器的知识总结 ”

7.5 触发器应用(1)——“ 触发器的基本应用范例:时序逻辑电路波形图的画法 ”

7.5 触发器应用(2)——“ 触发器的直接置位、复位端:优先级最高的信号来了! ”

7.5 触发器应用(3)——“ 触发器的多输入激励:内置一个与逻辑 ”

7.5 触发器应用(4)——“ 触发器的综合使用范例:本章最后的大BOSS,搞定了再看下一章 ”

拓展知识1——“ 书接上文,基本RS触发器,两种结构殊途同归 ”

第7章 触发器单元测试(1)

第7章 触发器单元测试(2)

第7章作业1——新手题(共2题)

第7章作业2——进阶题(共2题)

第8章 时序逻辑电路

8.1 分析与设计(1)——“ 同步时序逻辑电路的分析方法:比组合逻辑复杂多了! ”

8.1 分析与设计(2)——“ 自启动与自校正—时序逻辑电路的安全性研究 ”

8.1 分析与设计(3)——“ 同步时序逻辑电路的设计方法1—先熟悉基本流程! ”

8.1 分析与设计(4)——“ 同步时序逻辑电路的设计方法2—逻辑抽象过程,寻找状态量 ”

8.1 分析与设计(5)——“ 同步时序逻辑电路的设计方法3—修改逻辑设计,改进自启动能力 ”

8.2 计数器(1)——“ 计数器的概念和分类 ”

8.2 计数器(2)——“ 计数器的设计和实现 ”

8.2 计数器(3)——“ 学会阅读集成计数器资料:以74LS161为例 ”

8.2 计数器(4)——“ 深化学习集成计数器—来个器件系列吧 ”

8.2 计数器(7)——“ 集成计数器资料上能读到什么?—承上启下,总结+应用总纲 ”

8.3 计数器的应用(1)——“ 异步清零法和同步清零法:用大模数计数器实现小模数计数器之一 ”

8.3 计数器的应用(2)——“ 异步清零法和同步清零法例题之二 ”

8.3 计数器的应用(3)——“ 同步置数法和异步置数法:用大模数计数器实现小模数计数器之二 ”

8.3 计数器的应用(4)——“ 三步+两个问题:“大模数→小模数” 总结 ”

8.3 计数器的应用(5)——“ 异步方式扩展(74LS90为例):用小模数计数器实现大模数计数器之一 ”

8.3 计数器的应用(6)——“ 同步方式扩展(74LS161为例):用小模数计数器实现大模数计数器之二 ”

8.3 计数器的应用(7)——“ “小→大”+“大→小”:集成计数器的综合应用 ”

8.3 计数器的应用(8)——” 集成计数器应用的方法总结—4个终极问题 “

8.4 寄存器(1)——“ 概念、特点和分类:寄存器和移位寄存器之一 ”

8.4 寄存器(2)——“ 基本寄存器的结构与原理—用于寄存并行数据 ”

8.4 寄存器(3)——“ 移位寄存器的结构与原理—左移、右移、双向,样样精通 ”

8.4 寄存器(4)——“ 集成移位寄存器74LS194:第八章中最后一个集成器件 ”

8.5 移位寄存器的应用(1)——“ 集成移位寄存器的应用概述:可以做的事真的很多 ”

8.5 移位寄存器的应用(2)——“ 移位型计数器之一:环形计数器(简单、浪费、不安全) ”

8.5 移位寄存器的应用(3)——“ 移位型计数器之二:扭环形计数器(状态利用率提高一倍) ”

8.5 移位寄存器的应用(4)——“ 移位型计数器之三:任意N进制移位型计数器(真正的灵活应用) ”

8.5 移位寄存器的应用(5)——“ 移位寄存器的级联扩展:也就5根线的事 ”

8.5 移位寄存器的应用(6)——“ 在数据传输体系转换中的应用:串行—并行,并行—串行”

拓展知识1——“ 异步时序逻辑电路的分析方法:一层一层来! ”

8.2 计数器(5 补充)——“ 举一反三,检查巩固学习成果—计数器资料流水账 "

8.2 计数器(6 补充)——“ 最后两个集成计数器资料—开始涉及计数器的应用 ”

第8章 时序逻辑电路单元测试(1)

第8章 时序逻辑电路单元测试(2)

第8章 时序逻辑电路单元测试(3)

第8章作业1——新手题(共2题)

第8章作业2——进阶题(共3题)

第9章 脉冲波形的产生与整形

9.5 多谐振荡器(2)——“ 占空比可调的多谐振荡器 ”

9.1 概述(1)——“ 如何描述矩形脉冲 ”

9.1 概述(2)——“ 复习一下RC充放电网络 ”

9.1 概述(3)——“ 本章要实现的三种功能 ”

9.2 555定时器(1)——“ 看懂电路结构是第一步 ”

9.2 555定时器(2)——“ 从电路结构延伸到工作原理 ”

9.2 555定时器(3)——“ 最后说说记忆的事儿 ”

9.3 施密特触发器(1)——“ 555定时器实现方案 ”

9.3 施密特触发器(2)——“ 施密特触发器的典型应用 ”

9.3 施密特触发器(3)——“ 集成施密特触发器 ”

9.4 单稳态触发器——“ 简单说说单稳态触发器:结构+功能+参数 ”

9.5 多谐振荡器(1)——“ 555定时器实现方案 ”

第9章 脉冲波形的产生与整形单元测试

第9章作业1——新手题(共2题)

第9章作业2——进阶题(共1题)

第10章 半导体存储器

10.1 概述(1)——“ 二进制数据的存储单位:注意区分“字节”和“字” ”

10.1 概述(2)——“ 半导体存储器的阵列结构和存储容量 ”

10.1 概述(3)——“ 半导体存储器的基本操作:“读操作”和“写操作” ”

10.1 概述(4)——“ 半导体存储器的分类 ”

10.2 只读存储器ROM(1)——“ ROM的演化历史:从只读不写到可读可写 ”

10.2 只读存储器ROM(2)——“ ROM的结构和原理:与阵列译码,或阵列存储 ”

10.2 只读存储器ROM(3)——“ ROM的简化画法:简化阵列图和点阵图 ”

10.2 只读存储器ROM(4)——“ PROM串讲—特别关注各种连接点的绘图规范 ”

10.2 只读存储器ROM(5)——“ ROM的扩展:字扩展+位扩展=综合扩展 ”

10.2 只读存储器ROM(6)——“ ROM在组合逻辑设计中的应用:选好了型号,剩下的都不难 ”

拓展知识1——“ RAM的扩展 ”

第10章 半导体存储器单元测试

第10章作业1——新手题(共1题)

第10章作业2——进阶题(共2题)

第11章 模数与数模转换电路

11.1 概述——“ 模数与数模转换电路概述 ”

11.2 D/A 转换器(1)——“ DAC转换原理:按权对位展开相加 ”

11.2 D/A 转换器(2)——“ 典型DAC器件之一:权电阻网络DAC ”

11.2 D/A 转换器(3)——“ 典型DAC器件之二:倒T形电阻网络DAC ”

11.2 D/A 转换器(4)——“ DAC性能指标:转换精度和转换速度 ”

11.3 A/D 转换器(1)——" ADC转换原理之一:取样、保持 "

11.3 A/D 转换器(2)——“ ADC转换原理之二:量化、编码 ”

11.3 A/D 转换器(3)——“ 典型ADC器件之一:直接型ADC ”

11.3 A/D 转换器(4)——“ 典型ADC器件之二:间接型ADC ”

11.3 A/D 转换器(5)——“ ADC性能指标:还是转换精度和转换速度 ”

第11章 模数与数模转换电路单元测试

第11章作业1——新手题(共1题)

第11章作业2——进阶题(共1题)

第12章 数电综合设计工程案例

12.1 数字秒表(1)——“ 功能分析,确定方案 ”

12.1 数字秒表(2)——“ 各单元电路的具体设计 ”

12.1 数字秒表(3)——“ 控制模块的设计 ”

12.1 数字秒表(4)——“ 如何进行硬件系统调试 ”

12.2 序列信号发生器(1)——“ 序列信号发生器和顺序脉冲发生器概述 ”

12.2 序列信号发生器(2)——“ 计数器型序列信号发生器之一 ”

12.2 序列信号发生器(3)——“ 计数器型序列信号发生器之二 ”

12.2 序列信号发生器(4)——“ 移位寄存器型序列信号发生器 ”

12.3 十字路口交通灯控制器(1)——“ 功能分析 ”

12.3 十字路口交通灯控制器(2)——“ 模块设计 ”

12.3 十字路口交通灯控制器(3)——“ 功能扩展 ”

12.4 篮球计分器(1)——“ 功能分析,确定方案 ”

12.4 篮球计分器(2)——“ 简单模块的设计 ”

12.4 篮球计分器(3)——“ 控制时钟信号,实现分数加减之一 ”

12.4 篮球计分器(4)——“ 控制时钟信号,实现分数加减之二 ”

12.5 系统仿真和实验(1)——数字秒表

12.5 系统仿真和实验(2)——交通灯

12.5 系统仿真和实验(3)——篮球计分器

参考资料

[1] 杨聪锟. 数字电子技术基础.2版.北京:高等教育出版社,2019年.


[2] 阎石.数字电子技术基础.5.北京:高等教育出版社,2006.

[3] 余孟尝.数字电子技术基础简明教程.3.北京:高等教育出版社,2006.

[4] 康华光.电子技术基础:数字部分.4.北京:高等教育出版社,2000.

[5] 林涛.数字电子技术基础.2.北京:清华大学出版社,2012.

[6] 江晓安,董秀峰,杨颂华.数字电子技术.3.西安:西安电子科技大学出版社,2008.

[7] 刘常澍.数字逻辑电路.北京:高等教育出版社,2008.

[8] 何建新,高胜东.数字逻辑设计基础.北京:高等教育出版社,2012.

[9] 徐惠民,安德宁.数字逻辑设计与VHDL描述.2.北京:机械工业出版社,2004.

[10] Thomas L.Floyd.数字电子技术.9.余璆等译.北京:电子工业出版社,2008.