數字電路與系統設計課程是西安電子科技大學建設的慕課、國家精品課程、國家級精品資源共享課、國家精品線上開放課程。該課程於2017年10月10日首次在中國大學MOOC開課，授課教師為孫萬蓉、鄧成、朱燕、任愛鋒、初秀琴、陳伯孝、許輝、徐少瑩、宗汝、石莎、侯彥賓。據2021年8月中國大學MOOC官網顯示，該課程已運行8學期。
數字電路與系統設計課程共九章，包括數字電路基礎知識、組合電路分析、時序電路分析、脈衝波形的產生與整形、可程式邏輯器件等內容。
基本介紹
- 中文名：數字電路與系統設計
- 類別：慕課、國家精品課程、國家級精品資源共享課、國家精品線上開放課程
- 授課平台：中國大學MOOC
- 開課時間：2017年10月10日（首次）
- 授課教師：孫萬蓉、鄧成、朱燕、任愛鋒、初秀琴、陳伯孝、許輝、徐少瑩、宗汝、石莎、侯彥賓
- 建設院校：西安電子科技大學
課程性質,課程背景,課程定位,適應專業,課程簡介,課程大綱,開課信息,教學目標,學習預備,預備知識,學習資料,考核標準,所獲榮譽,教師簡介,
課程性質
課程背景
數字電子技術已經滲透到現代社會的各個領域中，大到航空、航天，小到人類身邊的手機和電器，數字電子技術改變了人類的生活方式。
課程定位
數字電路與系統設計課程是電子信息、計算機技術、自動控制、工業自動化、檢測技術等專業必修的基礎課程，通過數字電路基礎知識、對脈衝波形的產生與整形、可程式邏輯器件、組合電路分析、設計方法等內容的學習，使學習者掌握同步時序邏輯電路的分析和設計方法，熟悉常用的中規模組合邏輯部件的功能及其套用。
適應專業
數字電路與系統設計課程適合電子信息、計算機技術、自動控制、工業自動化、檢測技術、生物醫學工程等專業學習。
課程簡介
數字電路與系統設計課程共九章，第一章介紹數字電路、帶符號數的編碼等知識點；第二章講述邏輯代數的基本運算與公式規則、無關項邏輯函式及其化簡等內容；第三章介紹組合電路的分析與設計、數據選擇器等知識點；第四章講述基本RS觸發器的描述方法、觸發器的邏輯符號等內容；第五章介紹同步時序電路的分析與仿真、序列碼檢測器與發生器等知識點；第六章講述石英晶體、邏輯門構成的晶體振盪電路等內容；第七章介紹TTL與非門的工作原理、輸入端與外接電路等知識點；第八章講述FPLA在組合邏輯和時序邏輯設計中的套用、555定時器的結構與功能等內容；第九章介紹模數轉換器、數模轉換器等知識點。
課程大綱
第一章 數字電路基礎 1.1數字電路概述 1.1.1數字電路概述 1.1.2數字系統簡介 1.1.3數制的表示 1.1.4二、十六（八）進制轉換成十進制 1.1.5十進制轉換成二進制 1.2編碼 1.2.1BCD編碼 1.2.2循環碼(格雷碼） 1.2.3奇/偶編碼 1.2.4帶符號數的編碼 1.2.5本章小結與問題解答 第一章測試 第二章 邏輯代數基礎 2.1邏輯代數的基本運算與公式規則 2.1.1邏輯代數的三種基本運算 2.1.2邏輯代數公式 2.1.3化簡公式 2.1.4三個重要規則 2.1.5複合邏輯運算和複合門 2.2邏輯函式式及代數法化簡 2.2.1邏輯門的等效符號 2.2.2集電極開路門和三態邏輯 2.2.3邏輯函式的常用形式 2.2.4邏輯函式的兩種標準形式 2.2.5代數法化簡 2.3卡諾圖化簡及無關項 2.3.1卡諾圖構成與表示 2.3.2卡諾圖的合併規律 2.3.3化簡為最簡與或式 2.3.4化簡為最簡或與式 2.3.5無關項邏輯函式及其化簡 第二章測試 第三章 組合邏輯電路 3.1組合電路的分析與設計 3.1.1組合邏輯電路的分析 3.1.2組合邏輯電路的設計 3.2解碼器及其套用 3.2.1解碼器功能 3.2..2解碼器的套用 3.3數據選擇器及其套用 3.3.1數據選擇器功能 3.3.2數據選擇器套用 3.3.3數據選擇器的擴展 第三章測試 第四章 觸發器 4.1基本RS觸發器、鐘控觸發器 4.1.1觸發器概述 4.1.2基本RS觸發器的描述方法 4.1.3時鐘控制觸發器 4.2主從和邊沿觸發器 4.2.1主從和邊沿觸發器 4.2.2觸發器的邏輯符號及時序圖 第四章測試 第五章 時序邏輯電路 5.1同步時序電路分析與仿真 5.1.1時序邏輯電路的分類 5.1.2同步時序電路的分析 5.1.3同步時序電路的仿真分析 5.1.4環形計數器分析舉例 5.1.5環形計數器的仿真分析 5.1.6序列碼檢測電路分析 5.2同步時序電路設計 5.2.1同步時序電路設計 | 5.2.2可逆計數器的設計仿真 5.2.3建立原始狀態圖或狀態表 5.2.4建立原始狀態圖或狀態表舉例 5.3狀態化簡、狀態分配 5.3.1狀態化簡 5.3.2狀態分配 5.3.3同步時序邏輯電路的設計舉例 5.4集成計數器 5.4.1集成計數器 5.4.2集成計數器級聯 5.4.3異步清零法實現任意模值計數器 5.5任意模值計數器、分頻器 5.5.1同步置數法實現任意模值計數器 5.5.2可程式任意模值計數器 5.5.3分頻器 5.6集成暫存器 5.6.1集成暫存器 5.6.2集成移位暫存器構成環形計數器 5.6.3扭環計數器 5.7序列碼檢測器與發生器 5.7.1序列信號檢測器 5.7.2序列信號發生器 第五章測試 第六章 波形產生與整形 6.1555定時器及套用 6.1.1555定時器的結構與功能 6.1.2施密特觸發器 6.1.3單穩態觸發器 6.1.4多諧振盪器 6.2集成單穩觸發器與晶體振盪器 6.2.1集成單穩態觸發器 6.2.2石英晶體、邏輯門構成的晶體振盪電路 6.2.3集成晶體振盪器 第六章測試 第七章 集成邏輯門 7.1TTL 集成邏輯門 7.1.1數字積體電路的分類 7.1.2TTL與非門的工作原理 7.1.3TTL與非門的特性與參數 7.1.4TTL積體電路系列 7.2OC、三態與CMOS 集成邏輯門 7.2.1集電極開路門和三態門電路 7.2.2CMOS集成邏輯門 7.2.3TTL與CMOS器件使用時應注意的問題 7.2.4CMOS電路使用時應注意的問題 7.2.5輸入、輸出端與外接電路 第七章測試 第八章 存儲器與可程式器件 8.1半導體存儲器 8.1.1半導體存儲器概述 8.1.2ROM的套用 8.1.3隨機存取存儲器 8.2可程式器件及套用 8.2.1可程式邏輯器件 8.2.2FPLA在組合邏輯和時序邏輯設計中的套用 8.2.3高密度可程式邏輯器件 第八章測試 第九章 A/D與D/A轉換器 9.1概述 9.2數模轉換器-主要技術指標 9.3數模轉換器-工作原理 9.4模數轉換器-主要技術指標 9.5模數轉換器-工作原理 第九章測試 |
（註：課程大綱排版從左到右排列）
開課信息
開課次數 | 開課時間 | 授課老師 | 學時安排 | 參與人數 |
|---|---|---|---|---|
第1次開課 | 2017年10月10日-2018年01月31日 | 孫萬蓉、鄧成、朱燕、初秀琴、許輝、宗汝、陳伯孝、任愛鋒、侯彥賓 | 4小時每周 | 5889 |
第2次開課 | 2018年03月12日-2018年07月09日 | 孫萬蓉、鄧成、朱燕、任愛鋒、初秀琴、陳伯孝、許輝、徐少瑩、宗汝、石莎 | 5727 | |
第3次開課 | 2018年09月11日-2019年01月12日 | 孫萬蓉、鄧成、朱燕、任愛鋒、初秀琴、陳伯孝、許輝、徐少瑩、侯彥賓 | 4704 | |
第4次開課 | 2019年03月12日-2019年06月29日 | 4388 | ||
第5次開課 | 2019年09月10日-2020年01月05日 | 孫萬蓉、鄧成、朱燕、任愛鋒、初秀琴、陳伯孝、許輝、徐少瑩、宗汝、石莎、侯彥賓 | 3小時每周 | 5337 |
第6次開課 | 2020年02月18日-2020年06月30日 | 6172 | ||
第7次開課 | 2020年09月07日-2021年01月17日 | 孫萬蓉、鄧成、朱燕、任愛鋒、初秀琴、陳伯孝、許輝、徐少瑩、宗汝、石莎 | 4小時每周 | 5385 |
第8次開課 | 2021年03月01日-2021年07月05日 | 3小時每周 | 5352 |
（註：表格內容參考資料）
教學目標
通過對數字電路與系統設計課程的學習，使學習者達到以下目標：
1、掌握數字電路的基本概念、基本原理和基本方法；
2、熟悉電子設計自動化技術和現代工具；
3、掌握邏輯電路的分析與設計方法；
4、熟悉常用的邏輯器件及其中大規模邏輯器件的套用；
5、具備分析與設計較大規模的數字電路系統的能力和解決工程問題的能力。
學習預備
預備知識
學習數字電路與系統設計課程需要具備高等數學、普通物理、電路分析基礎、模擬電路等課程基礎知識。
學習資料
- 配套教材
書名 | 作者 | 出版時間 | 出版社 |
|---|---|---|---|
《數字電路與系統設計》 | 孫萬蓉、任愛鋒、周端、初秀琴、董瑞軍 | 2017年 |
（註：表格內容參考資料）
- 參考教材
書名 | 作者 | 出版時間 | 出版社 |
|---|---|---|---|
《數字電子技術基礎（第三版）》 | 楊頌華、馮毛官、孫萬蓉 | 2016年 | |
《數字電子技術基本教程》 | 閻石 | 2007年 | |
《模擬及數模混合器件的原理與套用》 | 孫肖子、樓順天、任愛鋒 | 2009年 | |
《數字電子技術基礎》 | 潘明、潘松 | 2008年 | |
《數字邏輯基礎與Verilog設計（原書第2版）》 | Stephen Brown、ZvonkoVranesic | ||
《 Introduction to Logic Design》 | Alan B. Marcovitz | 2002年 | McGraw-Hill |
《現代電子線路與技術實驗簡明教程》 | 孫肖子、徐少瑩 | 2004年 | 高等教育出版社 |
（註：表格內容參考資料）
考核標準
1、成績構成：單元測驗占40%，期末考試占60%。
2、60分≤成績＜85分者頒發合格證書。
3、成績≥85分者頒發優秀證書。
所獲榮譽
2005年2月7日，數字電路與系統設計課程被中華人民共和國教育部認定為“國家精品課程”。
2013年12月20日，數字電路與系統設計課程被中華人民共和國教育部認定為“第三批國家級精品資源共享課”。
2019年1月8日，數字電路與系統設計課程被中華人民共和國教育部認定為“國家精品線上開放課程”。
教師簡介
孫萬蓉，西安電子科技大學電子工程學院教授，承擔數字電路及系統設計等課程教學工作。
鄧成，西安電子科技大學電子工程學院教授，從事跨模態信息檢索、跨模態視頻理解等領域研究工作。
朱燕，西安電子科技大學電子工程學院講師，承擔數字電路與邏輯設計EDA實驗等課程教學工作。
任愛鋒，西安電子科技大學電子工程學院副教授，從事智慧型硬體、太赫茲波譜探測等領域研究工作。
初秀琴，西安電子科技大學電子工程學院副教授，從事信號完整性分析、電子系統設計等領域研究工作。
陳伯孝，西安電子科技大學電子工程學院教授，從事新型導引頭末制導雷達及其抗干擾技術等領域研究工作。
許輝，西安電子科技大學電子工程學院實驗師，承擔數字電路與邏輯設計、PIC單片機原理等課程教學工作。
徐少瑩，西安電子科技大學電子工程學院工程師。
宗汝，西安電子科技大學電子工程學院講師，從事模式識別與計算機視覺等領域研究工作。
石莎，西安電子科技大學電子工程學院講師。
侯彥賓，西安電子科技大學電子工程學院副教授，從事數字電路與系統設計、物聯網技術等領域研究工作。
