spContent=针对《数字逻辑》课程硬件实现和软件仿真技能的培养,采用线上预习、线下强化、线上复习的三段进阶的教学方式。在线下学习中发挥教师引导、启发、监控教学过程的主导作用,在线上学习中充分体现学生作为学习过程主体的主动性、积极性与创造性。
(1)第一阶段:实施线上预习,习得知识。
(2)第二阶段:实施线下强化,进行知识的巩固与内化。
(3)第三阶段:实施线上复习,进行知识的迁移与应用。
针对《数字逻辑》课程硬件实现和软件仿真技能的培养,采用线上预习、线下强化、线上复习的三段进阶的教学方式。在线下学习中发挥教师引导、启发、监控教学过程的主导作用,在线上学习中充分体现学生作为学习过程主体的主动性、积极性与创造性。
(1)第一阶段:实施线上预习,习得知识。
(2)第二阶段:实施线下强化,进行知识的巩固与内化。
(3)第三阶段:实施线上复习,进行知识的迁移与应用。
—— 课程团队
课程概述
《数字逻辑》是电子科技大学计算机科学与技术、网络空间安全、数字媒体技术、人工智能、数据科学与大数据技术等专业的学科基础课,是计算机组成原理、计算机系统结构等后续课程的先导课。
《数字逻辑》课程的特色:
(1)《数字逻辑》课程具有实践性强和应用性广的特点,在工程应用和生产生活中具有大量实际案例,对教学重难点采用生动的“案例教学”。
(2)抽象理论与Verilog硬件编程语言、数字逻辑电路硬件实验箱、现场可编程门阵列(FPGA)硬件板等硬件开发工具结合紧密。
(3)提供中、英文PPT课件、作业习题和参考答案等双语授课资料,接轨国际化人才培养。
(4)课程提供全英文教学视频,支持学生的个性化预习、复习。
授课目标
理论授课目标:
培养学生分析和设计数字逻辑电路的能力,使其能灵活运用逻辑函数、真值表、卡诺图、状态图等工具,利用简洁的文字描述数字逻辑电路的功能,正确绘制逻辑电路图。
实践应用目标:
培养学生对数字逻辑电路进行软件仿真和硬件实现的能力,使其能灵活运用Verilog硬件编程语言、数字逻辑电路硬件实验箱、现场可编程门阵列(FPGA)硬件板,对数字逻辑电路进行波形仿真,以及硬件交互控制。
成绩 要求
期末考试(40%)+平时成绩(60%,包括期中考试10%,课后作业20%,课堂练习10%,课程设计20%)
课程大纲
数制与码制
课时目标:理解和掌握:(1)进位计数制的表示方法。(2)二、八、十、十六数制的相互转换。(3)用原码、反码、补码,表示带符号二进制数的方法和运算规则。(4)用BCD码表示数字。(5)奇校验方式和偶校验方式。
1.1 数字系统
1.2 数制转换
1.3 带符号的二进制数
1.4 带符号二进制数的加法和减法
1.5 数值编码
逻辑代数
课时目标:理解和掌握:(1)基本逻辑运算,与、或、非。(2)复合逻辑运算,与非、或非、与或非、异或、同或。(3)逻辑函数的基本式和标准式。(4)使用公式,化简逻辑函数。(5)使用卡诺图,化简逻辑函数。
2.1 逻辑代数的三个基本函数
2.2 逻辑代数的定理和规则
2.3 函数的转换
2.4 函数的化简
数字电路
课时目标:理解和掌握:(1)CMOS门的电路结构和工作原理。(2)CMOS电路的电气特性。
3.1 CMOS晶体管
3.2 CMOS门
3.3 电气特性
组合逻辑电路
课时目标:理解和掌握:(1)组合逻辑电路的分析方法。(2)组合逻辑电路的设计方法。(3)典型组合逻辑电路的运用。(4)消除组合逻辑电路险象的方法。
4.1 组合逻辑电路的分析
4.2 组合逻辑电路的设计
4.3 典型的组合逻辑电路
4.4 组合逻辑电路的险象
触发器
课时目标:理解和掌握:(1)RS、D、JK触发器的工作原理和特征方程。(2)集成触发器的工作方式。(3)波形图的画法。
5.1 触发器的定义
5.2 RS触发器
5.3 D触发器
5.4 JK触发器
5.5 集成触发器
5.6 不同类型触发器的相互转换
同步时序逻辑电路
课时目标:理解和掌握:(1)同步时序逻辑电路的分析方法。(2)同步时序逻辑电路的设计方法。(3)典型的同步时序逻辑电路的应用。
6.1 同步时序逻辑电路的定义
6.2 同步时序逻辑电路的分析
6.3 同步时序逻辑电路的设计
6.4 典型的同步时序逻辑电路
逻辑电路的Verilog实现
课时目标:理解和掌握:(1)Verilog实现逻辑电路的门级描述。(2)Verilog实现逻辑电路的数据流级描述。
7.1 逻辑门的Verilog实现
7.2 组合逻辑电路的Verilog实现
7.3 触发器的Verilog实现
7.4 同步时序逻辑电路的Verilog实现
存储器和可编程逻辑器件
课时目标:理解和掌握:(1)存储器的工作原理。(2)用只读存储器,实现逻辑函数的方法。(3)存储容量的计算方法。
8.1 可编程逻辑器件
8.2 只读存储器
8.3 随机存取存储器
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预备知识
参考资料
(一)教材
《数字逻辑概论(英文版)》,陈娟、文泉主编,北京大学出版社,2023年10月第一版
(二)参考书
1. 《数字设计—原理与实践》(第4版),John F. Wakerly,林生等译,机械工业出版社,2007年5月
2.《数字逻辑》(第2版),武庆生、詹瑾瑜、唐明,机械工业出版社,2013年
3.《Verilog HDL数字设计与综合》(第2版),Samir Palnitkar,夏宇闻等译,电子工业出版社,2009年