02344 數(shù)字電路（高綱 0608）

　　南京理工大學(xué)編 (高綱號(hào) 0608)

　　一、課程性質(zhì)及其設(shè)置目的與要求

　　(一) 課程性質(zhì)和特點(diǎn)

　　《數(shù)字電路》是我省高等教育自學(xué)考試電子工程專業(yè)(本科段)的一門加考課程。其任務(wù)是使應(yīng)考者獲得電子技術(shù)方面的基本理論、基本知識(shí)，掌握數(shù)字邏輯電路分析和設(shè)計(jì)的基本方法，為學(xué)習(xí)有關(guān)專業(yè)課程及進(jìn)行電子電路設(shè)計(jì)打下堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)，更好地適應(yīng)信息化、數(shù)字化社會(huì)發(fā)展的要求。

　　本課程在內(nèi)容上分為六部分，第一部分是數(shù)字邏輯基礎(chǔ)，主要介紹數(shù)制與二進(jìn)制代碼、基本邏輯運(yùn)算與邏輯門、邏輯函數(shù)及邏輯代數(shù)公式、邏輯函數(shù)化簡(jiǎn)、邏輯函數(shù)門電路的實(shí)現(xiàn)及集成邏輯門電路的特性等內(nèi)容，是這門課程的基礎(chǔ)。第二部分是組合邏輯電路，主要介紹組合邏輯電路的特點(diǎn)與分析設(shè)計(jì)方法，以及常用的組合邏輯電路分析與設(shè)計(jì)。第三部分是時(shí)序邏輯電路，主要介紹各類觸發(fā)器的基本原理、時(shí)序邏輯電路的表示與分析設(shè)計(jì)方法、以及常用時(shí)序邏輯電路的分析與設(shè)計(jì)等內(nèi)容。第四部分是半導(dǎo)體存儲(chǔ)器與可編程邏輯器件，主要介紹三種半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與適用領(lǐng)域、以及三種可編程邏輯器件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與適用領(lǐng)域。第五部分是定時(shí)和整形電路，主要介紹振蕩器的基本原理，555定時(shí)器的組成與特點(diǎn)，以及常用的脈沖整形電路。第六部分是數(shù)模和模數(shù)轉(zhuǎn)換，主要介紹常用的幾種數(shù)模和模數(shù)轉(zhuǎn)換器件的性能指標(biāo)與工作原理。

　　通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，應(yīng)考者應(yīng)該掌握常用數(shù)字邏輯電路的基本工作原理與分析設(shè)計(jì)方法，本課程實(shí)踐性較強(qiáng)。在學(xué)習(xí)過(guò)程中一定要理論聯(lián)系實(shí)際，多思考，并通過(guò)做習(xí)題來(lái)加深對(duì)基本理論的理解與靈活運(yùn)用。

　　(二)本課程的基本要求

　　通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，應(yīng)考者應(yīng)達(dá)到以下要求：

　　1、掌握通過(guò)邏輯代數(shù)的方式分析數(shù)字電路的基本方法;

　　2、掌握常用組合邏輯電路的特點(diǎn)與分析設(shè)計(jì)方法;

　　3、掌握常用時(shí)序邏輯電路的特點(diǎn)與分析設(shè)計(jì)方法;

　　4、了解存儲(chǔ)器與可編程邏輯器件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與應(yīng)用領(lǐng)域

　　5、掌握脈沖的產(chǎn)生與整形的基本方法

　　6、了解模數(shù)與數(shù)模轉(zhuǎn)換的基本原理與性能指標(biāo)

　　(三)本課程與相關(guān)課程的聯(lián)系

　　本課程的前修課程是高等數(shù)學(xué)、普通物理等課程。高等數(shù)學(xué)是所有專業(yè)的通識(shí)基礎(chǔ)課，幫助我們建立起利用數(shù)學(xué)解決實(shí)際問(wèn)題的思維方式，普通物理有助于建立起電子電路的基本概念。

　　二、課程內(nèi)容與考核目標(biāo)

　　第一章 數(shù)字邏輯基礎(chǔ)

　　(一)課程內(nèi)容

　　本章主要介紹數(shù)制與碼制的基本概念、基本邏輯運(yùn)算與邏輯門、邏輯函數(shù)標(biāo)準(zhǔn)表達(dá)式、邏輯函數(shù)的表達(dá)與化簡(jiǎn)以及邏輯函數(shù)門電路的實(shí)現(xiàn)。

　　(二)學(xué)習(xí)要求

　　理解與掌握數(shù)制與碼制的表達(dá)方式，理解數(shù)字系統(tǒng)中所有信息都要用二進(jìn)制來(lái)表示。掌握基本的邏輯運(yùn)算關(guān)系與邏輯門，掌握邏輯函數(shù)的表示方法及其化簡(jiǎn)方法，理解邏輯函數(shù)的門電路實(shí)現(xiàn)。

　　(三)考核知識(shí)點(diǎn)與考核要求

　　1、領(lǐng)會(huì)：數(shù)制與碼制的基本概念與表示方法，包括十進(jìn)制、二進(jìn)制、八進(jìn)制和十六進(jìn)制的表示方法，因?yàn)閿?shù)字邏輯電路只能識(shí)別和處理二進(jìn)制數(shù)碼，所以數(shù)字系統(tǒng)中所有信息都要用二進(jìn)制來(lái)表示，這些二進(jìn)制數(shù)碼被稱為代碼;原碼、反碼、補(bǔ)碼的表示方法;補(bǔ)碼表示的優(yōu)點(diǎn)，用補(bǔ)碼可以將加減兩種運(yùn)算統(tǒng)一用加法運(yùn)算來(lái)實(shí)現(xiàn)。幾種常用的二進(jìn)制代碼表示方法，包括8421BCD碼、余3碼、格雷碼和ASCII碼?；镜倪壿嬤\(yùn)算關(guān)系，包括邏輯與、邏輯或、邏輯非。基本的邏輯門電路，與門、或門和非門。正邏輯和負(fù)邏輯的基本概念。邏輯變量和邏輯函數(shù)的基本概念，具有二值邏輯狀態(tài)的變量為邏輯變量，具有二值邏輯狀態(tài)的函數(shù)稱為邏輯函數(shù)。最小項(xiàng)的特點(diǎn)，每個(gè)乘積項(xiàng)都有三個(gè)因子，每一個(gè)變量都是它的一個(gè)因子，每個(gè)變量以原變量或反變量的形式出現(xiàn)，且只出現(xiàn)一次。最小項(xiàng)的性質(zhì)。實(shí)現(xiàn)邏輯函數(shù)化簡(jiǎn)的意義。表達(dá)式復(fù)雜，實(shí)現(xiàn)電路就復(fù)雜，表達(dá)式簡(jiǎn)單，實(shí)現(xiàn)電路就簡(jiǎn)單。因?yàn)閷?shí)現(xiàn)電路簡(jiǎn)單，可以降低成本，所以要進(jìn)行邏輯函數(shù)化簡(jiǎn)。

　　2、掌握：二進(jìn)制數(shù)的表示與運(yùn)算，包括加法與減法運(yùn)算，各種進(jìn)制數(shù)之間的轉(zhuǎn)換，包括二、八、十六進(jìn)制與十進(jìn)制之間的轉(zhuǎn)換，包括整數(shù)部分和小數(shù)部分的轉(zhuǎn)換原則。基本的邏輯運(yùn)算關(guān)系與門電路的表示;復(fù)合邏輯運(yùn)算及其邏輯門。包括與非門、或非門、與或非門、異或門等。正邏輯和負(fù)邏輯的相互關(guān)系，正邏輯與門和負(fù)邏輯或門相對(duì)應(yīng)，正邏輯與非門和負(fù)邏輯或非門相對(duì)應(yīng)，反之亦然。同一個(gè)電路，采用正邏輯，電路實(shí)現(xiàn)與運(yùn)算，而采用負(fù)邏輯，電路實(shí)現(xiàn)或運(yùn)算。

　　邏輯函數(shù)與邏輯代數(shù)公式的運(yùn)用，包括基本公式與常用公式，邏輯代數(shù)的運(yùn)算規(guī)則，包括運(yùn)算優(yōu)先順序、帶入規(guī)則、反演規(guī)則和對(duì)偶規(guī)則;異或運(yùn)算公式;最小項(xiàng)與邏輯函數(shù)標(biāo)準(zhǔn)表達(dá)式，包括從真值表求邏輯標(biāo)準(zhǔn)表達(dá)式的方法，由最小項(xiàng)相或組成的表達(dá)式稱為邏輯函數(shù)標(biāo)準(zhǔn)與或表達(dá)式，也稱為最小項(xiàng)和表達(dá)式，任何一個(gè)邏輯函數(shù)表達(dá)式都可以轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)與或表達(dá)式;邏輯函數(shù)的門電路實(shí)現(xiàn)，主要掌握兩級(jí)與或邏輯電路、兩級(jí)與非邏輯電路、兩級(jí)或非邏輯電路和兩級(jí)與或非邏輯電路的實(shí)現(xiàn)形式，約定第一級(jí)門電路輸入可以用反變量。

　　3、熟練掌握：邏輯代數(shù)的基本公式與常用公式，熟練記憶并靈活運(yùn)用;通過(guò)基本公式和邏輯代數(shù)運(yùn)算規(guī)則能夠證明常用公式。根據(jù)真值表求解邏輯函數(shù)表達(dá)式，將一般表達(dá)式轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)與或表達(dá)式。利用各種公式進(jìn)行邏輯代數(shù)的化簡(jiǎn)，掌握常用的幾種化簡(jiǎn)方法。卡諾圖的含義。熟練掌握卡諾圖化簡(jiǎn)法，包括二變量、三變量、四變量和五變量的卡諾圖表示與化簡(jiǎn)方法。認(rèn)真領(lǐng)會(huì)卡諾圖化簡(jiǎn)時(shí)應(yīng)該注意的幾個(gè)問(wèn)題，會(huì)利用無(wú)關(guān)項(xiàng)進(jìn)行邏輯函數(shù)化簡(jiǎn)。邏輯函數(shù)的Q-M化簡(jiǎn)法，熟練掌握幾個(gè)基本步驟。

　　第二章 集成邏輯門

　　(一)課程內(nèi)容

　　本章主要介紹TTL門電路和CMOS門電路的基本工作原理與外部特性以及門電路的基本應(yīng)用。

　　(二)學(xué)習(xí)要求

　　理解與掌握TTL門電路的基本特性，理解集電極開(kāi)路門和三態(tài)門的特點(diǎn)，理解和掌握CMOS門電路的基本特性，掌握邏輯門的基本應(yīng)用

　　(三)考核知識(shí)點(diǎn)與考核要求

　　1、領(lǐng)會(huì)：TTL與非門的電路結(jié)構(gòu)，它由輸入級(jí)、中間級(jí)和輸出級(jí)三部分組成，利用三極管的飽和導(dǎo)通與截止實(shí)現(xiàn)邏輯電平 的反向。集電極開(kāi)路門的電路結(jié)構(gòu)與特點(diǎn)，OC門必須外接上拉電阻才能正常工作，主要特點(diǎn)是能夠?qū)崿F(xiàn)“線與”功能，可以將多個(gè)輸出端直接相連，而普通門電路不具有這樣的特點(diǎn)，還有OC門外接電阻的計(jì)算方法。三態(tài)門的特點(diǎn)與應(yīng)用，三態(tài)門除了具有一般邏輯門的兩種狀態(tài)外，還具有高輸出阻抗第三種狀態(tài)，稱為高阻態(tài)。TTL與CMOS電路間的聯(lián)接，包括電路連接的匹配原則，分為電流匹配和電壓匹配;CMOS電路驅(qū)動(dòng)TTL電路和TTL驅(qū)動(dòng)CMOS電路的具體方法。數(shù)字集成電路的實(shí)際應(yīng)用，包括電源電壓、噪聲容限、工作頻率、功耗的選擇，數(shù)字電路型號(hào)的識(shí)別以及使用數(shù)字集成電路應(yīng)該注意的幾個(gè)問(wèn)題，即空閑引腳的處理、CMOS的靜電防護(hù)和電源要求等。

　　2、掌握：TTL門電路的特性與性能參數(shù)，TTL電路特性與性能參數(shù)，包括電壓的傳輸特性，即邏輯門的輸出電壓隨輸入電壓變化而變化的特性曲線;抗干擾能力，通常用噪聲容限來(lái)表示，門電路的噪聲容限大，則其抗干擾能力強(qiáng)，分為高電平容限和低電平容限;輸入特性，包括輸入伏安特性和輸入負(fù)載特性;輸出特性，即邏輯門電路輸出電流變化引起輸出電壓變化的關(guān)系特性曲線，分為低電平輸出和高電平輸出;負(fù)載能力，即扇出系數(shù)，指一個(gè)門電路所能驅(qū)動(dòng)同類門的最多個(gè)數(shù);動(dòng)態(tài)特性，包括平均傳輸延遲時(shí)間和動(dòng)態(tài)尖峰電流。MOS管及其開(kāi)關(guān)特性，用MOS場(chǎng)效應(yīng)管做為開(kāi)關(guān)元件的邏輯電路總稱為MOS電路，當(dāng)工作在大信號(hào)條件下時(shí)，可以通過(guò)MOS管的柵源電壓來(lái)控制其漏、源之間的導(dǎo)通或截止，使MOS管工作在開(kāi)、關(guān)狀態(tài)。CMOS門電路的特性與性能參數(shù)，CMOS集成電路稱為互補(bǔ)對(duì)稱MOS集成電路，其結(jié)構(gòu)采用增強(qiáng)型PMOS管和NMOS管互補(bǔ)對(duì)稱連接而成。CMOS集成電路的特點(diǎn)主要有功耗小、電源電壓取值范圍大、抗干擾能力強(qiáng)、負(fù)載能力強(qiáng)等，目前的工作速度已經(jīng)接近于TTL電路。門電路的應(yīng)用，包括驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管、驅(qū)動(dòng)繼電器、壓控多諧振蕩器以及三態(tài)門與總線間的數(shù)據(jù)雙向傳輸?shù)取?/p>

　　第三章 組合邏輯電路

　　(一)課程內(nèi)容

　　本章主要介紹組合邏輯電路的基本概念、組合邏輯電路的分析與設(shè)計(jì)、常用組合邏輯電路的MSI器件的原理與應(yīng)用以及組合邏輯電路中的競(jìng)爭(zhēng)—冒險(xiǎn)現(xiàn)象。

　　(二)學(xué)習(xí)要求

　　熟悉組合邏輯電路在電路結(jié)構(gòu)和邏輯功能上的特點(diǎn);理解組合邏輯電路的描述方法;掌握組合邏輯電路的分析方法及應(yīng)用;理解組合邏輯電路中競(jìng)爭(zhēng)—冒險(xiǎn)現(xiàn)象的成因及基本消除方法。

　　(三)考核知識(shí)點(diǎn)與考核要求

　　1、領(lǐng)會(huì)：組合邏輯電路的特點(diǎn)，在組合邏輯電路中，任意時(shí)刻的穩(wěn)定輸出狀態(tài)只取決于該時(shí)刻輸入信號(hào)的狀態(tài)，而與輸入信號(hào)作用前電路所處的狀態(tài)無(wú)關(guān)，即：電路中不含記憶單元，輸出與輸入間沒(méi)有反饋通路;組合電路的競(jìng)爭(zhēng)與冒險(xiǎn)現(xiàn)象，所有的邏輯門都存在傳輸延遲時(shí)間，另外，所有的信號(hào)也都有上升和下降時(shí)間，信號(hào)經(jīng)導(dǎo)線傳輸也需要時(shí)間，因此同一門的一組信號(hào)，由于信號(hào)在傳輸過(guò)程中經(jīng)過(guò)的門的數(shù)量不同，各個(gè)具體邏輯門的傳輸時(shí)間不同，還有導(dǎo)線長(zhǎng)短等因素，到達(dá)的時(shí)間會(huì)有先有后，這種現(xiàn)象叫做競(jìng)爭(zhēng)。競(jìng)爭(zhēng)的結(jié)果是隨機(jī)的，有些競(jìng)爭(zhēng)并不影響電路的邏輯功能，但有些競(jìng)爭(zhēng)卻使得輸入信號(hào)的變化引起輸出信號(hào)出現(xiàn)出現(xiàn)非預(yù)期的錯(cuò)誤輸出，這一現(xiàn)象稱為冒險(xiǎn);競(jìng)爭(zhēng)和冒險(xiǎn)的判斷，有代數(shù)法和卡諾圖法;競(jìng)爭(zhēng)和冒險(xiǎn)的消除，增加冗余項(xiàng)。算數(shù)邏輯單元的基本概念，數(shù)字系統(tǒng)中常把執(zhí)行數(shù)值比較、加法和減法等算術(shù)運(yùn)算，與、與非、或、或非、異或和移位等邏輯運(yùn)算的電路，稱之為算術(shù)邏輯單元。

　　2、掌握：組合邏輯電路的分析方法，組合邏輯電路的分析一半有如下四個(gè)步驟：1)由邏輯圖寫出邏輯式。從輸入端到輸出端逐級(jí)寫出輸出函數(shù)對(duì)輸入變量的邏輯函數(shù)表達(dá)式，也可由輸出端向輸入端逐級(jí)推導(dǎo)，最后得到以輸入變量表示的輸出邏輯函數(shù)表達(dá)式。2)化簡(jiǎn)輸出邏輯函數(shù)表達(dá)式。3)列出真值表。4)根據(jù)真值表和邏輯函數(shù)表達(dá)式確定電路的邏輯功能。組合邏輯電路設(shè)計(jì)的基本方法，一般可分為如下四步：1)根據(jù)給定的邏輯要求，定義輸出邏輯變量和輸入邏輯變量，并列出真值表。2)根據(jù)真值表寫出輸出邏輯函數(shù)的與或表達(dá)式，3)將輸出邏輯函數(shù)表達(dá)式化簡(jiǎn)或變換。4)根據(jù)化簡(jiǎn)或變換后的輸出邏輯函數(shù)表達(dá)式，畫出邏輯電路圖。加法器與數(shù)值比較器的基本組成原理，包括半加器、全加器，以及四位二進(jìn)制加法器中的并行加法器、8421碼加法器和減法器，中規(guī)模集成四位數(shù)值比較器CT1085的功能表與原理圖。

　　3、熟練掌握：幾種常用的組合邏輯電路MSI器件的組成原理與應(yīng)用，編碼器中的二進(jìn)制編碼器、二—十進(jìn)制編碼器和優(yōu)先編碼器的功能與真值表、邏輯圖。譯碼器中的二進(jìn)制3-8譯碼器的真值表和邏輯圖、CT138的邏輯符號(hào)，四位二—十進(jìn)制BCD碼譯碼器的真值表和邏輯圖，七段譯碼器CT1247的功能表，由3-8譯碼器級(jí)聯(lián)組成4-16譯碼器，CT4138用作數(shù)據(jù)分配器的方法，CT1153數(shù)據(jù)選擇器的功能表與邏輯圖，用雙4選1數(shù)據(jù)選擇器組成8選1數(shù)據(jù)選擇器的方法。

　　第四章 觸發(fā)器

　　(一)課程內(nèi)容

　　本章主要介紹觸發(fā)器的基本概念、觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu)與工作原理;觸發(fā)器的邏輯功能及其描述方法。

　　(二)學(xué)習(xí)要求

　　熟悉觸發(fā)器的邏輯分類、功能和基本特點(diǎn);理解各類觸發(fā)器的工作原理和動(dòng)作特點(diǎn);掌握觸發(fā)器邏輯功能的描述方法(包含特性表、特性方程、狀態(tài)圖和時(shí)序圖等);掌握不同類型觸發(fā)器之間的相互轉(zhuǎn)換和不同描述方法的相互轉(zhuǎn)換。

　　(三)考核知識(shí)點(diǎn)與考核要求

　　1、領(lǐng)會(huì)：觸發(fā)器的基本概念，觸發(fā)器也稱雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，在輸入信號(hào)觸發(fā)下，觸發(fā)器可以從一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)翻轉(zhuǎn)到另外一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)，在沒(méi)有外部信號(hào)觸發(fā)時(shí)，觸發(fā)器維持原來(lái)的穩(wěn)定狀態(tài)不變。觸發(fā)器的邏輯分類，按照有無(wú)時(shí)鐘又分為無(wú)時(shí)鐘觸發(fā)和有時(shí)鐘觸發(fā)兩種，其中有時(shí)鐘觸發(fā)又分為電平觸發(fā)、主從觸發(fā)和邊沿觸發(fā)等。從邏輯功能來(lái)分，有RS觸發(fā)器、D觸發(fā)器和JK觸發(fā)器等。各種觸發(fā)器具有不同的功能和特點(diǎn)。在觸發(fā)器的邏輯功能的描述方法中，常用的有特性表、特性方程、狀態(tài)圖和波形圖等，特性表直觀，但繁瑣;特性方程的概括性強(qiáng)，便于運(yùn)算，但較抽象;狀態(tài)圖直觀、簡(jiǎn)便、但難以記憶;波形圖便于觀察，但畫法復(fù)雜，它們之間可以相互轉(zhuǎn)換。觸發(fā)器異步輸入端的作用，用于直接置0和置1，不受時(shí)鐘控制。

　　2、掌握：RS觸發(fā)器、JK觸發(fā)器、D觸發(fā)器、T觸發(fā)器和 T′觸發(fā)器各自的工作原理和動(dòng)作特點(diǎn)，RS觸發(fā)器是構(gòu)成各種功能觸發(fā)器的最基本單元，分為與非門RS觸發(fā)器和或非門RS觸發(fā)器，前者低電平起作用，后者高電平起作用。D觸發(fā)器由RS觸發(fā)器演變而來(lái)，當(dāng)時(shí)鐘到來(lái)時(shí)，輸入端的狀態(tài)送到輸出端，若沒(méi)有時(shí)鐘，輸出端不發(fā)生變化。JK觸發(fā)器也是由RS觸發(fā)器構(gòu)成，具有獨(dú)立的置1端和置0 端，時(shí)鐘到來(lái)時(shí)，輸出端的狀態(tài)決定于J、K端的狀態(tài)。T觸發(fā)器和 T′觸發(fā)器可由JK觸發(fā)器構(gòu)成。

　　3、熟練掌握：各類觸發(fā)器邏輯功能的描述方法(包含特性表、特性方程、狀態(tài)圖和時(shí)序圖等);不同類型觸發(fā)器之間的相互轉(zhuǎn)換和不同描述方法的相互轉(zhuǎn)換。

　　第五章 時(shí)序邏輯電路

　　(一)課程內(nèi)容

　　本章主要介紹時(shí)序邏輯電路的基本概念、時(shí)序邏輯電路的分析方法、若干常用的時(shí)序邏輯電路(MSI器件)、時(shí)序邏輯電路的設(shè)計(jì)方法。

　　(二)學(xué)習(xí)要求

　　熟悉時(shí)序邏輯電路在電路結(jié)構(gòu)和邏輯功能上的特點(diǎn)、分類;理解時(shí)序邏輯電路邏輯功能的描述方法;掌握同步時(shí)序邏輯電路的分析方法和設(shè)計(jì)方法;掌握典型MSI時(shí)序邏輯器件上的附加控制端的功能和使用方法，并進(jìn)行多片聯(lián)用的邏輯設(shè)計(jì)。

　　(三)考核知識(shí)點(diǎn)與考核要求

　　1、領(lǐng)會(huì)：時(shí)序邏輯電路的基本概念，時(shí)序邏輯電路的任何時(shí)刻的輸出信號(hào)不僅取決于該時(shí)刻的輸入信號(hào)，還與電路過(guò)去的輸入有關(guān)。時(shí)序邏輯電路的特點(diǎn)，一是時(shí)序電路通常包含組合電路和存儲(chǔ)電路兩個(gè)組成部分，另外，存儲(chǔ)電路的輸出狀態(tài)反饋到組合電路的輸入端，與輸入信號(hào)共同決定電路的輸出。計(jì)數(shù)器的概念，計(jì)數(shù)器是一種累計(jì)脈沖個(gè)數(shù)的邏輯部件，不僅用于時(shí)鐘脈沖的計(jì)數(shù)，還可用于分頻、產(chǎn)生節(jié)拍脈沖及數(shù)字運(yùn)算等，是數(shù)字系統(tǒng)中使用最多的一種時(shí)序電路。計(jì)數(shù)器的分類，按照觸發(fā)方式分，有同步計(jì)數(shù)器和異步計(jì)數(shù)器，按照計(jì)數(shù)器容量分，有二進(jìn)制計(jì)數(shù)器和非二進(jìn)制計(jì)數(shù)器，按照數(shù)的遞增遞減分類，有加法計(jì)數(shù)器和減法計(jì)數(shù)器。寄存器的特點(diǎn)與分類，寄存器具有暫時(shí)存儲(chǔ)二進(jìn)制數(shù)據(jù)的功能，按照其功能特點(diǎn)可分為數(shù)據(jù)寄存器和移位寄存器。鎖存器的特點(diǎn)，在沒(méi)有鎖存信號(hào)到來(lái)時(shí)，鎖存器輸出狀態(tài)隨輸入信號(hào)變化而變化，當(dāng)鎖存信號(hào)到來(lái)時(shí)，鎖存器將保持鎖存信號(hào)到達(dá)前一時(shí)刻的狀態(tài)不變。

　　2、掌握：時(shí)序邏輯電路邏輯功能的描述方法，時(shí)序邏輯電路的邏輯功能可用電路的方程組(驅(qū)動(dòng)方程、狀態(tài)方程和輸出方程)來(lái)進(jìn)行描述。但由于時(shí)序電路每一時(shí)刻的狀態(tài)都和電路的過(guò)去狀態(tài)有關(guān)，所以，從方程組中還不能獲得對(duì)電路邏輯功能的完整印象。因此，時(shí)序邏輯電路常用狀態(tài)圖和狀態(tài)轉(zhuǎn)換表來(lái)表示其邏輯功能。異步時(shí)序邏輯電路的分析方法和設(shè)計(jì)方法，各觸發(fā)器沒(méi)有統(tǒng)一的時(shí)鐘要求，必須先分析各觸發(fā)器的時(shí)鐘是否為有效觸發(fā)，只有那些有效觸發(fā)時(shí)的觸發(fā)器才需要用電路的狀態(tài)方程去計(jì)算次態(tài)，否則，觸發(fā)器將保持原來(lái)狀態(tài)不變，即不必計(jì)算次態(tài)。因此，分析異步時(shí)序時(shí)，一般要寫出觸發(fā)器的時(shí)鐘方程。異步五進(jìn)制計(jì)數(shù)器的詳細(xì)分析步驟。

　　3、熟練掌握：同步時(shí)序邏輯電路的分析方法和設(shè)計(jì)方法，同步時(shí)序電路的分析可分為如下幾個(gè)步驟，1)寫出每個(gè)觸發(fā)器的驅(qū)動(dòng)方程，可由電路輸入端的連接關(guān)系直接寫出。2)求得狀態(tài)方程和輸出方程，將各觸發(fā)器的驅(qū)動(dòng)方程代入各自得特性方程，得到觸發(fā)器的狀態(tài)方程，由電路輸出端的連接關(guān)系直接得到輸出方程。3)列出狀態(tài)轉(zhuǎn)換表，由狀態(tài)方程和輸出方程列出。4)畫出狀態(tài)圖和波形圖。二進(jìn)制同步加法計(jì)數(shù)器和減法計(jì)數(shù)器的組成與工作原理，分析和設(shè)計(jì)方法，利用集成的同步四位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器CT1161組成任意進(jìn)制的計(jì)數(shù)器，多片計(jì)數(shù)器的級(jí)聯(lián)，計(jì)數(shù)器的附加控制端的作用，同步十進(jìn)制計(jì)數(shù)器CT1290的結(jié)構(gòu)與工作原理，可逆計(jì)數(shù)器CT1190的結(jié)構(gòu)與工作原理，集成的移位寄存器CT1194的原理與應(yīng)用，利用CT1194組成環(huán)形計(jì)數(shù)器和扭環(huán)計(jì)數(shù)器，CT1194的級(jí)聯(lián)使用邏輯設(shè)計(jì)，熟練領(lǐng)會(huì)并運(yùn)用典型時(shí)序邏輯電路的設(shè)計(jì)的一般步驟：1)分析設(shè)計(jì)要求得出電路初始狀態(tài)圖或初始狀態(tài)轉(zhuǎn)換表，2)化簡(jiǎn)狀態(tài)圖，3)狀態(tài)分配，4)選定觸發(fā)器的類型，求出電路的狀態(tài)方程，驅(qū)動(dòng)方程和輸出方程，5)畫出時(shí)序邏輯電路圖，6)檢查設(shè)計(jì)的電路能否自啟動(dòng)。

　　第六章 半導(dǎo)體存儲(chǔ)器和可編程邏輯器件

　　(一)課程內(nèi)容

　　本章主要介紹半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的基本概念及不同存儲(chǔ)器的功能特點(diǎn)與應(yīng)用;PLD器件基本概念及不同PLD器件的功能特點(diǎn)與應(yīng)用;

　　(二)學(xué)習(xí)要求

　　掌握半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的基本概念，各種不同存儲(chǔ)器的功能特點(diǎn)與應(yīng)用，PLD器件的基本概念，各種不同PLD器件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。

　　(三)考核知識(shí)點(diǎn)與考核要求

　　1、領(lǐng)會(huì)：半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的基本概念，半導(dǎo)體存儲(chǔ)器具有品種多、容量大、速度快、耗電省、體積小、操作方便、維護(hù)容易等優(yōu)點(diǎn)。半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的分類，按照信息存取方式不同分為隨即存取存儲(chǔ)器(RAM)和只讀存儲(chǔ)器(ROM)兩大類;從電路構(gòu)成來(lái)分，有雙極型和MOS型兩類，RAM又可分靜態(tài)RAM和動(dòng)態(tài)RAM，ROM按照存儲(chǔ)信息的寫入方式一般可分為固定ROM、可編程ROM(PROM)、可擦除PROM、及電改寫PROM等。各類半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，ROM主要由地址譯碼器、存儲(chǔ)矩陣及讀出電路三部分組成，存儲(chǔ)矩陣中字線和位線的交叉點(diǎn)能存儲(chǔ)一位二進(jìn)制信息，的電路稱為一個(gè)“存儲(chǔ)單元”，存儲(chǔ)單元可由二極管、三極管或MOS管組成。RAM的分類與特點(diǎn)，雙極型RAM的存取速度高，但功耗大，集成度低，而MOS型RAM功耗小，集成度高，特別是動(dòng)態(tài)RAM，集成度更高。靜態(tài)RAM的基本存儲(chǔ)單元是雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，而動(dòng)態(tài)RAM的基本存儲(chǔ)單元是電容。PLD器件的基本概念，PLD稱為可編程邏輯器件，由與陣列和或陣列等組成，通過(guò)開(kāi)發(fā)軟件的支持，實(shí)現(xiàn)在單個(gè)芯片上集成數(shù)字邏輯系統(tǒng)的功能。各類PLD器件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與應(yīng)用，可編程邏輯陣列(PLA)的與陣列與或陣列均可編程，使用靈活?？删幊剃嚵羞壿?PAL)的與陣列可編程，或陣列固定，具有多種輸出結(jié)構(gòu)，使用方便靈活。通用陣列邏輯(GAL)基本結(jié)構(gòu)與PAL類似，可重復(fù)編程，使用更加方便。

　　2、掌握：半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的擴(kuò)展方法，包括ROM芯片的字?jǐn)U展和位擴(kuò)展，靜態(tài)RAM芯片的字?jǐn)U展和位擴(kuò)展?？删幊剃嚵羞壿?PAL)的工藝結(jié)構(gòu)、編程特點(diǎn)和GAL器件的輸出邏輯宏單元(OLMC)的結(jié)構(gòu)和基本工作原理。

　　3、熟練掌握：PLD器件的電路表示法，利用GAL器件構(gòu)成計(jì)數(shù)器與移位寄存器。

　　第七章 定時(shí)和整形電路

　　(一)課程內(nèi)容

　　本章主要介紹振蕩器的基本概念，各類振蕩器的特點(diǎn)，555定時(shí)器的原理與應(yīng)用，集成振蕩器的應(yīng)用以及施密特整形電路的特點(diǎn)與應(yīng)用。

　　(二)學(xué)習(xí)要求

　　理解振蕩器的基本概念;掌握施密特觸發(fā)器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器、多諧振蕩器典型電路的工作原理;熟悉555定時(shí)器的工作原理并掌握其典型應(yīng)用。

　　(三)考核知識(shí)點(diǎn)與考核要求

　　1、領(lǐng)會(huì)：振蕩器的基本概念，各類振蕩器的應(yīng)用特點(diǎn)。多諧振蕩器是一種利用正反饋產(chǎn)生矩形波的自激振蕩器，又稱為無(wú)穩(wěn)態(tài)電路。多諧振蕩器產(chǎn)生數(shù)字系統(tǒng)所需的同步時(shí)鐘信號(hào)。單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器是一種能夠改變其輸入觸發(fā)脈沖寬度的振蕩器，它有穩(wěn)態(tài)和暫穩(wěn)態(tài)兩種狀態(tài)，暫穩(wěn)態(tài)持續(xù)時(shí)間由RC定時(shí)電路來(lái)決定。單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器廣泛應(yīng)用于需要脈沖整形、定時(shí)和延時(shí)的場(chǎng)合。

　　2、掌握：各類振蕩器典型電路的工作原理，包括由TTL邏輯門構(gòu)成的多諧振蕩器的工作原理，震蕩頻率的估算，石英晶體振蕩器的工作原理，微分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器和積分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的工作原理，脈沖寬度的估算。施密特整形電路的特點(diǎn)與應(yīng)用，施密特觸發(fā)器具有兩個(gè)觸發(fā)電平，利用施密特觸發(fā)器可以實(shí)現(xiàn)波形變換、波形整形和幅度鑒別等功能。集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器CT1121的應(yīng)用電路，CMOS集成振蕩器CD4047的典型應(yīng)用電路。

　　3、熟練掌握：555定時(shí)器的工作原理及其典型應(yīng)用，555定時(shí)器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、工作原理與外部引腳功能，555組成多諧振蕩器的原理與結(jié)構(gòu)，振蕩頻率的計(jì)算，555組成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的原理與外部結(jié)構(gòu)，脈沖寬度的計(jì)算。

　　第八章 數(shù)模和模數(shù)轉(zhuǎn)換

　　(一)課程內(nèi)容

　　本章主要介紹數(shù)模和模數(shù)轉(zhuǎn)換的基本概念，主要指標(biāo)及工作原理

　　(二)學(xué)習(xí)要求

　　掌握 A/D轉(zhuǎn)換器的基本工作原理、輸入與輸出關(guān)系的定量計(jì)算和A/D轉(zhuǎn)換器的主要類型(并行比較型、反饋型、積分型)，一般工作過(guò)程和綜合性能比較;理解D/A轉(zhuǎn)換器和A/D轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)指標(biāo)及影響它們的主要因素。

　　(三)考核知識(shí)點(diǎn)與考核要求

　　1、領(lǐng)會(huì)：A/D和D/A的基本概念，數(shù)字系統(tǒng)只能處理數(shù)字信號(hào)，但是，在實(shí)際應(yīng)用中，需要利用數(shù)字系統(tǒng)來(lái)處理模擬信號(hào)的情況很多，而A/D和D/A器件就是中間的橋梁。A/D實(shí)現(xiàn)將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號(hào)，D/A實(shí)現(xiàn)將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)槟M信號(hào)。主要指標(biāo)有分辨率、精度、誤差范圍等，DAC的分辨率是指最小輸出電壓與滿刻度輸出電壓之比，ADC的分辨率是指輸出數(shù)字量變化一個(gè)最低位所對(duì)應(yīng)輸入模擬量需要的變化量，精度分為絕對(duì)精度和相對(duì)精度，DAC的絕對(duì)精度指的是在輸入端加有給定的數(shù)字代碼時(shí)，在輸出端實(shí)際測(cè)得的模擬輸出值與應(yīng)有的理想輸出值之差。ADC的絕對(duì)誤差指的是在輸出端產(chǎn)生給定的數(shù)字代碼時(shí)，實(shí)際需要的模擬輸入值與理論上要求的輸入值之差。相對(duì)誤差是在滿刻度校準(zhǔn)以后，絕對(duì)誤差與滿刻度的比值。誤差范圍分為失調(diào)誤差、增義誤差和非線性誤差，失調(diào)誤差又稱為零點(diǎn)誤差，定義為當(dāng)數(shù)字輸入為全0碼時(shí)，模擬輸出值與理想輸出值之差，DAC的輸入與輸出傳遞特性曲線的斜率稱為DAC的轉(zhuǎn)換增益或標(biāo)度系數(shù)，實(shí)際轉(zhuǎn)換的增義與理想增義之間的偏差稱為增義誤差。非線性誤差定義為實(shí)際轉(zhuǎn)換特性曲線與理想轉(zhuǎn)換特性曲線的最大偏差。

　　2、掌握：A/D和D/A的基本工作原理，綜合性能比較，D/A轉(zhuǎn)換器和A/D轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)指標(biāo)及影響它們的主要因素。

　　三、有關(guān)說(shuō)明和實(shí)施要求

　　(一)關(guān)于“課程內(nèi)容與考核目標(biāo)”中有關(guān)提法的說(shuō)明

　　在大綱的考核要求中，提出了“領(lǐng)會(huì)”、“掌握”、“熟練掌握”等三個(gè)能力層次，它們之間是遞進(jìn)等級(jí)關(guān)系，后者必須建立在前者的基礎(chǔ)上，它們的含義是：

　　1、領(lǐng)會(huì)：要求應(yīng)考者能夠記憶本課程中規(guī)定的有關(guān)知識(shí)點(diǎn)的主要內(nèi)容，熟悉其內(nèi)容要點(diǎn)和它們之間的區(qū)別與聯(lián)系，并能根據(jù)考核的不同要求，做出正確的理解。

　　2、掌握：要求應(yīng)考者應(yīng)該掌握的課程中的知識(shí)點(diǎn)，如根據(jù)給定的電路能夠做出簡(jiǎn)單的分析，得出正確結(jié)果。

　　3、熟練掌握：要求應(yīng)考者必須掌握的課程中的重要知識(shí)點(diǎn)，如根據(jù)要求獨(dú)立設(shè)計(jì)組合或時(shí)序邏輯電路，完成一定功能。

　　(二)自學(xué)教材

　　本課程使用的教材為：《數(shù)字電子技術(shù)》，中國(guó)機(jī)械工業(yè)教育協(xié)會(huì)組編，機(jī)械工業(yè)出版社，2001年。

　　(三)自學(xué)方法的指導(dǎo)

　　本課程是一門專業(yè)基礎(chǔ)課，內(nèi)容較多，應(yīng)考者在自學(xué)過(guò)程中應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

　　1、在學(xué)習(xí)前，應(yīng)仔細(xì)閱讀課程大綱的第一部分，了解課程的性質(zhì)、地位和任務(wù)，熟知課程的基本要求以及本課程與有關(guān)課程的聯(lián)系，使以后的學(xué)習(xí)能緊緊圍繞課程的基本要求。

　　2、在閱讀某一章教材內(nèi)容前，應(yīng)先認(rèn)真閱讀大綱中關(guān)于該章的考核知識(shí)點(diǎn)、自學(xué)要求和考核要求，注意對(duì)各知識(shí)點(diǎn)的能力層次要求，以便在閱讀教材時(shí)做到心中有數(shù)，有的放矢。

　　3、閱讀教材時(shí)，應(yīng)根據(jù)大綱要求，要逐段細(xì)讀，逐句推敲，集中精力，吃透每個(gè)知識(shí)點(diǎn)，對(duì)基本概念必須深刻理解，基本原理必須牢固掌握，在閱讀中遇到個(gè)別細(xì)節(jié)問(wèn)題不清楚，在不影響繼續(xù)學(xué)習(xí)的前提下，可暫時(shí)擱置。

　　4、學(xué)完教材的每一章內(nèi)容后，應(yīng)認(rèn)真完成教材中的復(fù)習(xí)思考題，書后附有部分習(xí)題的答案，可幫助應(yīng)考者理解、消化和鞏固所學(xué)知識(shí)，增強(qiáng)分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。

　　(四)對(duì)社會(huì)助學(xué)的要求

　　1、應(yīng)熟知考試大綱對(duì)課程所提出的總的要求和各章的知識(shí)點(diǎn)。

　　2、應(yīng)掌握各知識(shí)點(diǎn)要求達(dá)到的層次，并深刻理解各知識(shí)點(diǎn)的考核要求。

　　3、對(duì)應(yīng)考者進(jìn)行輔導(dǎo)時(shí)，應(yīng)以指定的教材為基礎(chǔ)、以考試大綱為依據(jù)，不要隨意增刪內(nèi)容，以免與考試大綱脫節(jié)。

　　4、輔導(dǎo)時(shí)應(yīng)對(duì)應(yīng)考者進(jìn)行學(xué)習(xí)方法的指導(dǎo)，提倡應(yīng)考者“認(rèn)真閱讀教材，刻苦鉆研教材，主動(dòng)提出問(wèn)題，依靠自己學(xué)懂”的學(xué)習(xí)方法。

　　5、輔導(dǎo)時(shí)要注意基礎(chǔ)、突出重點(diǎn)，要幫助應(yīng)考者對(duì)課程內(nèi)容建立一個(gè)整體的概念，對(duì)應(yīng)考者提出的問(wèn)題，應(yīng)以啟發(fā)引導(dǎo)為主。

　　6、注意對(duì)應(yīng)考者能力的培養(yǎng)，特別是自學(xué)能力的培養(yǎng)，要引導(dǎo)應(yīng)考者逐步學(xué)會(huì)獨(dú)立學(xué)習(xí)，在自學(xué)過(guò)程中善于提出問(wèn)題、分析問(wèn)題、做出判斷和解決問(wèn)題。

　　7、要使應(yīng)考者了解試題難易與能力層次高低兩者不完全是一回事，在各個(gè)能力層次中都存在著不同難度的試題。

　　(五)關(guān)于命題和考試的若干規(guī)定

　　1、本大綱各章所提到的考核要求中，各條細(xì)目都是考試的內(nèi)容，試題覆蓋到章，適當(dāng)突出重點(diǎn)章節(jié)，加大重點(diǎn)內(nèi)容的覆蓋密度。

　　2、試卷對(duì)不同能力層次要求的試題所占的比例大致是：“領(lǐng)會(huì)”20%;“掌握”40%：“熟練掌握”為40%。

　　3、試題難易程度要合理，可分為四檔：易、較易、較難、難，這四檔在各份試卷中所占的比例約為2：3：3：2。

　　4、本課程考試試卷可能采用的題型有：填空題、單項(xiàng)選擇題、分析題、設(shè)計(jì)題等類型(見(jiàn)附錄)。

　　5、本課程考試方式為閉卷、筆試，考試時(shí)間為150分鐘。評(píng)分采用百分制，60分為及格。

　　附錄 題型舉例

　　一、填空題

　　如：典型TTL邏輯門輸入高電平最小值為 (1) 。

　　二、單選題

　　如：CMOS與非門不用的輸入端可以( )

　　A、懸空 B、與使用端并接 C、接地 D、與輸出端并接

　　三、分析題

　　如：分析如圖所示邏輯電路，寫出邏輯表達(dá)式，化簡(jiǎn)為與或表達(dá)式并畫出新的邏輯電路。

　　四、設(shè)計(jì)題

　　如：用T1161集成計(jì)數(shù)器設(shè)計(jì)一個(gè)十二進(jìn)制計(jì)數(shù)器，要求采用反饋復(fù)位法實(shí)現(xiàn)。