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数字电子技术基础
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第7次开课
开课时间： 2021年08月29日 ~ 2022年01月10日
学时安排： 3-5小时每周
当前开课已结束 已有 5368 人参加
老师已关闭该学期，无法查看
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课程评价(1017)
spContent=临江仙 泯泯乾坤曰逻辑，是非俱由真伪，因果众生与或非。组合逻辑在，颇多化简中。 触发计数寄存器，皆为时序逻辑。 一脉方波天下识，数电精巧事，皆在此课中。 夜雨闲来无事间，廖发几句闲散言，不可遍历学科事，仅是略谈文章前。 憾此学时未尽欢，笑盼师生一二缘。求真从来无捷径，师生共皆苦钻研！
临江仙 泯泯乾坤曰逻辑，是非俱由真伪，因果众生与或非。组合逻辑在，颇多化简中。 触发计数寄存器，皆为时序逻辑。 一脉方波天下识，数电精巧事，皆在此课中。 夜雨闲来无事间，廖发几句闲散言，不可遍历学科事，仅是略谈文章前。 憾此学时未尽欢，笑盼师生一二缘。求真从来无捷径，师生共皆苦钻研！
—— 课程团队
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。

授课目标

学完本课程学生应达到以下要求：

（1）掌握数字电路和逻辑函数的基本概念；

（2）熟练掌握门电路、触发器等数字电路基本器件的逻辑功能和电气特性；

（3）掌握TTL、CMOS器件的正确使用方法；

（4）掌握组合逻辑电路、同步时序逻辑电路的分析与设计方法；

（5）掌握使用中规模集成（MSI）器件进行分析和设计逻辑电路；

（6）了解半导体存储器、可编程逻辑器件的种类、特点及基本使用方法；

（7）了解数字技术的发展方向。


课程大纲
数制和码制
课时目标：1、掌握常用进位计数制的原理和各进制数的相互转换方法；2、掌握BCD码的概念和特点。
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？”
基本逻辑运算与常用复合逻辑
课时目标：熟练掌握基本逻辑和常用复合逻辑运算原理、规则和门电路符号。
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 "
逻辑代数基础
课时目标：熟练掌握布尔代数中的常用公式和基本定律。
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 ”
逻辑门电路
课时目标：1、理解TTL门电路的工作原理和主要特性；2、掌握OC门和三态门工作原理、符号和应用特点；3、熟练掌握集成逻辑门多余输入端的处理方法；4、了解MOS集成逻辑门工作原理。
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
逻辑函数的表示及化简
课时目标：1、熟练掌握逻辑函数的代数法、卡诺图法化简方法；2、理解约束的概念，掌握具有约束关系的逻辑函数的化简方法；3、掌握组合逻辑函数的5种表示工具。
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——“ 再次应用整体分析法，轻松搞定组合逻辑电路的波形图 ”
组合逻辑电路
课时目标：1、掌握组合逻辑电路的分析与设计方法；2、掌握常用中规模组合逻辑器件的功能原理和应用方法；3、理解产生竞争与冒险的原因，掌握判别方法和消除方法。
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
触发器
课时目标：1、理解时序逻辑电路的概念，掌握状态表和状态图的使用；2、理解和掌握基本RS触发器的功能特定；3、熟练掌握RS、D、JK、T触发器的功能及特性方程；4、掌握常见的触发器应用方法。
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，两种结构殊途理解 ”
7.3 基本RS触发器（4）——“ 阅读+记忆+联想：完整掌握同归 ”
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 ”
时序逻辑电路
课时目标：1、掌握同步时序逻辑电路的分析和设计方法；2、理解和掌握计数器的原理和应用方法；3、理解和掌握寄存器和移位寄存器原理和应用方法。
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（5）——“ 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 ”
脉冲波形的产生与整形
课时目标：1、理解施密特触发器、单稳态触发器、多谐振荡器的特点及工作原理；2、掌握555定时器工作原理和功能特点；3、掌握用555定时器组成单稳态电路、多谐振荡器和施密特电路的工作原理和应用。
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 ”
9.5 多谐振荡器（2）——“ 占空比可调的多谐振荡器 ”
半导体存储器
课时目标：1、理解只读存储器ROM、随机存储器RAM的工作原理和使用特点；2、掌握存储器容量扩展的方法；3、掌握ROM在组合逻辑设计中的基本应用方法。
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 ”
模数与数模转换电路
课时目标：1、理解数/模与模/数器件的基本类型、组成、工作原理和主要技术指标；2、了解一些典型集成DAC、ADC芯片的应用。
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 ”
数电综合设计工程案例
课时目标：1、使学生掌握数字逻辑设计的总体思路、方法和流程；2、通过综合设计，进一步掌握相关功能器件的复杂应用方法；3、进一步掌握数字电路系统的系统调试、功能扩展等设计技能。
12.1 数字秒表
12.2 序列信号发生器
12.3 十字路口交通灯控制器
12.4 篮球计分器
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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。

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。


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版.北京：高等教育出版社，2006年.

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

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

[5]  林涛.数字电子技术基础.2版.北京：清华大学出版社，2012年.

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

[7]  刘常澍.数字逻辑电路.北京：高等教育出版社，2008年.

[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年.

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

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





西安工业大学
10 位授课老师
杨聪锟

杨聪锟

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王鹏

王鹏

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