現代數字電子技術基礎

現代數字電子技術基礎課程是杭州電子科技大學建設的慕課、國家精品線上開放課程、國家級一流本科課程，於2018年11月26日首次在中國大學MOOC開課，授課教師為陳龍、盛慶華、鄭雪峰、楊柳、牛小燕、江源等。據2021年8月中國大學MOOC官網顯示，該課程已運行6學期。

現代數字電子技術基礎課程共十二章，包括邏輯代數和邏輯函式、門電路、組合電路、時序電路、半導體存儲器、EDA、數字系統、可測性設計、高速脈衝等內容。

基本介紹

• 中文名：現代數字電子技術基礎
• 類別：慕課、國家精品線上開放課程、國家級一流本科課程
• 授課平台：中國大學MOOC
• 開課時間：2018年11月26日（首次）
• 授課教師：陳龍、盛慶華、鄭雪峰、楊柳、牛小燕、江源等
• 建設院校：杭州電子科技大學

課程性質

課程背景

21世紀，數字電路技術已經套用於電子、通信、自動化、計算機、數字電子技術、航空航天、人工智慧等各個科學領域中。它大到北斗導航系統、FAST射電望遠鏡、蛟龍號，小到各類移動終端等。

課程定位

現代數字電子技術基礎課程是電子工程、通信工程、自動化、機械、計算機等專業技術基礎課程，通過對邏輯代數和邏輯函式、時序電路、半導體存儲器、可測性設計、高速脈衝等內容的學習，使學習者了解編碼器、解碼器、數據選擇器、加法和減法等運算電路等常用器件，掌握邏輯代數的基本定理和公式、組合電路及時序電路的分析方法等知識。

適應對象

現代數字電子技術基礎課程適合電子工程、通信工程、自動化、機械、計算機等專業學習，也適合電子類相關工程技術人員學習。

課程簡介

現代數字電子技術基礎課程共十二章，第一章介紹數字系統中數的表示方法和格式等知識點；第二章講述邏輯函式的標準形式等內容；第三章介紹積體電路邏輯門等知識點；第四章講述組合邏輯電路手工設計方法等內容；第五章介紹八位二進制串列進位全加器等知識點；第六章講述觸發器轉換等內容；第七章介紹時序邏輯電路特點與功能等知識點；第八章講述計數器通用模型等內容；第九章介紹隨機存儲器等知識點；第十章講述數模與模數轉換等內容；第十一章介紹數字移相信號發生器等知識點；第十二章講述懸浮車運行參數處理系統等內容。

課程大綱

第一章 數制和碼制 1.0課程導論 1.1模擬信號與數位訊號 1.2數字系統中的數制 1.3不同數制間的轉換 1.4數字系統中數的表示方法和格式 第一章單元測驗 第一章單元作業 第二章 邏輯代數基礎 2.1邏輯代數的運算規則 2.2邏輯函式表述方法 2.3邏輯函式的標準形式 2.4邏輯代數化簡法 2.5卡諾圖化簡法 第二章單元測驗 第二章單元作業 第三章 邏輯門功能及其電路特性 3.1基本邏輯門 3.2複合邏輯門 3.3其它輔助門電路 3.4積體電路邏輯門 第三章單元測驗 第三章單元作業 第四章 組合邏輯電路 4.1組合邏輯電路手工分析 4.2組合邏輯電路手工設計方法 4.3編碼器 4.4解碼器 4.5數據選擇器與數據分配器 4.6加法器 4.7比較器 4.8廣義解碼器 4.9可程式邏輯器件的機構與原理 4.10組合電路的競爭與冒險 第四章單元測驗 第四章單元作業 第五章 組合電路自動化設計 5.1Quartus Ⅱ軟體入門操作 5.2電路的引腳鎖定及下載 5.3一位全加器的實現 5.4八位二進制串列進位全加器的實現 第五章單元測驗 第五章單元作業 第六章 觸發器 6.1觸發器概述 6.2RS觸發器 6.3D觸發器 6.4JK觸發器 6.5觸發器間的轉換 6.6PLD的結構簡介 第六章單元測驗 第六章單元作業 第七章 時序邏輯電路 7.1時序邏輯電路的特點與功能 7.2時序電路的手工分析方法 7.3時序電路的手工設計方法

7.4暫存器 7.5計數器及其手工設計技術 7.6專用集成計數器套用 第七章單元測驗 第七章單元作業 第八章 時序電路自動化設計 8.1計數器的通用模型 8.2有限狀態機及基於LPM的宏模組 8.3verilog語言使用介紹 8.4基於LPM的計數器設計 8.5基於LPM的鎖相環設計 8.6mif檔案配置 8.7基於LPM_ROM的4位乘法器設計 8.8嵌入式邏輯分析儀使用介紹 第八章單元作業 第八章單元測驗 第九章 存儲器及套用 9.1存儲器概述 9.2隨機存儲器 9.3隻讀存儲器 第九章單元測驗 第九章單元作業 第十章 數模與模數轉換 10.1DA轉換器1 10.2DA轉換器2 10.3AD轉換器1 10.4AD轉換器2 第十章單元測驗 第十章單元作業 第十一章 實用數字系統綜合設計實踐 11.16位十進制數字頻率計設計 11.2簡易電子琴模型設計 11.3樂曲自動演奏電路設計 11.4直流電機測控電路設計 11.5DDS信號發生器設計 11.6數字移相信號發生器設計 11.7簡易數字電壓表設計 11.8簡易數字存儲示波器設計 11.9移相相加型8位硬體乘法器設計 11.10基於狀態機的實用數字系統設計 第十一章單元測驗 第十一章單元作業 第十二章 學生課程學習成果展示 12.1智慧型植物管家 12.2DDS信號發生器 12.3懸崖勒馬車 12.4小蜜蜂遊戲 12.5遠程機械臂控制 12.6雷射筆識別投影 12.7人車互動系統 12.8單人貪吃蛇 12.9雙人貪吃蛇 12.10生態魚缸 12.11基於FPGA的圖像處理實時調節系統 12.12基於圖像處理的懸浮車運行參數處理系統 12.13貪吃蛇遊戲輔助系統

（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	2018年11月26日-2019年01月28日	陳龍、盛慶華、鄭雪峰、楊柳、牛小燕、高惠芳	5小時每周	2219
第2次開課	2019年03月13日-2019年06月30日	陳龍、盛慶華、鄭雪峰、楊柳、牛小燕	3-5小時每周	2125
第3次開課	2019年09月23日-2020年01月15日			2102
第4次開課	2020年02月17日-2020年06月30日	陳龍、盛慶華、鄭雪峰、楊柳、牛小燕、江源、臧月	5小時每周	2347
第5次開課	2020年09月14日-2021年01月28日	陳龍、盛慶華、鄭雪峰、楊柳、牛小燕		1730
第6次開課	2021年03月16日-2021年07月12日		3小時每周	2188

（註：表格內容參考資料）

教學目標

1、掌握邏輯代數的基本定理和公式、組合電路及時序電路的分析方法、門電路的相關知識，解決數字系統領域中所涉及的複雜工程問題的分析和計算；

2、了解編碼器、解碼器、數據選擇器、加法和減法等運算電路、數值比較器和奇偶發生/檢測器、D觸發器、JK觸發器、T觸發器及FPGA等常用器件，設計實現複雜數字系統的指定功能的能力；

3、具備利用組合及時序模組電路、現場可程式邏輯器件在程式設計、計數器/定時器、A/D和D/A轉換等器件進行分析、仿真模擬控制技術與儀器領域中所涉及的複雜工程問題的能力。

學習預備

預備知識

學習現代數字電子技術基礎課程需要具備高等數學、大學物理、C++語言等課程基礎知識。

學習資料

• 配套教材

書名	作者	出版時間	出版社
《數字電子技術基礎（第三版）》	陳龍、盛慶華、黃繼業、潘松	2019年12月	科學出版社

（註：表格內容參考資料）

• 參考教材

書名	作者	出版時間	出版社
《電子技術基礎——數字部分（第六版）》	康華光	2016年	高等教育出版社
《數字電子技術基礎（第六版）》	閻石	2014年
《現代數字電子技術基礎》	劉紅玲、邵曉根	2011年	清華大學出版社
《EDA技術實用教程——Verilog HDL版（第5版）》	潘松、黃繼業、潘明	2013年	科學出版社
《現代數字電子技術基礎實踐》	陳龍	2017年	機械工業出版社

（註：表格內容參考資料）

考核標準

現代數字電子技術基礎課程的學習環節包含：觀看講課視頻、完成單元作業、完成單元測驗、參與課程討論、參加期末考試，同學應完成所有課程內容的學習。

現代數字電子技術基礎課程學習成績由四個部分構成：

1、單元作業占課程成績的35%；

2、單元測驗占課程成績的10%；

3、參與課堂提出的討論占課程成績的10%；

4、參加期中期末考試成績占課程成績的45%。

完成課程學習並考核合格（>=60分）的可以申請合格證書，成績優秀（>=85分）的可以申請優秀證書。

所獲榮譽

2019年，現代數字電子技術基礎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”。

2020年11月24日，現代數字電子技術基礎課程被中華人民共和國教育部認定為“首批國家級一流本科課程”。

教師簡介

陳龍，杭州電子科技大學電子信息學院教授，從事神經網路與機器學習、嵌入式系統設計與套用等領域研究工作。

盛慶華，杭州電子科技大學電子信息學院副教授，從事電子系統集成、視頻編解碼與處理等領域研究工作。

鄭雪峰，杭州電子科技大學電子信息學院講師，承擔現代數字電子技術基礎、感測器原理等課程教學工作。

楊柳，杭州電子科技大學電子信息學院實驗師，從事數字電子技術理論與實踐教學工作。

牛小燕，杭州電子科技大學電子信息學院實驗師，承擔數字邏輯電路及實驗、數字系統課程設計等課程教學工作。

江源，杭州電子科技大學電子信息學院講師。

臧月，杭州電子科技大學電子信息學院副教授，從事超級電容等領域研究工作。

高惠芳，杭州電子科技大學電子信息學院教授。