《数字电子技术》课程的教学设计

摘 要：《数字电子技术》课程是自动化专业的一门学科基础课，使学生掌握数字电子技术的基本概念、基本原理，掌握数字电路的分析方法和设计方法，为后续专业课程学习提供理论基础。运用Proteus仿真教学手段，改善教学效果，培养学生系统性的分析、设计能力，提高专业素养。

关键词：数字电子技术；教学设计；教育教学

《数字电子技术》课程是自动化专业和电气工程及其自动化专业的学科基础课，也是我校自动化专业的核心课程。课程主要讲授数字电子电路的基本概念、基本原理、基本分析和设计方法，理论性和实践性都很强，是一门承上启下的课程，为后续微机原理、单片机、自动控制原理、电力电子技术、交流调速等相关专业课程、技术的学习打下理论和实践基础。

我校自动化专业《数字电子技术》课程安排了48学时的理论教学，同时独立开设了8学时的《数字电子实验》以及2周的《电子技术课程设计》实践教学环节，需先修《电路》课程，与《模拟电子技术》课程同步开设，安排在大学第四学期开设。课程教材选用高等教育出版社，康华光主编的《电子技术基础数字部分》（第六版），是“十二五”国家级规划教材。

课程教学内容及要求：

第1章，数字逻辑概论。大纲计划4学时，认识数字信号；掌握二进制、十进制、十六进制数之间的转换；掌握无符号数、有符号数的二进制表示方法；熟悉8421BCD、格雷码及ASCⅡ码中常用字符；掌握与、或、非的逻辑运算法则、逻辑符号及逻辑表达式；掌握与非、或非、异或、同或的逻辑；掌握逻辑表达式、逻辑电路图、真值表、波形图4种逻辑关系的表示方式。教学上注意借助Proteus仿真方式，对各种逻辑功能进行功能演示，另外需引导学生在逻辑关系的4种表示方式间变换时形成正确的思维方式。通过本章的学习，主要解决数字电子技术的基本概念和基本工具问题。

第2章，逻辑代数。大纲计划4学时，掌握逻辑代数的基本定理、基本规则，利用代数法进行逻辑变换，化简逻辑表达式；掌握最小项，认识最大项，规范、正确的画出卡诺图，利用卡诺图化简逻辑表达式。教学上注意逻辑代数基本规则讲解时，要通过举例反映规则使用时的技巧问题和注意事项，明白规则应用的场合；注意引导学生理解卡诺图的布局，化简的规律，对比图解法相对于代数法化简的优越性。通过本章的学习，主要解决数字电子技术中，逻辑表达式变换、化简的意义，以及逻辑表达式化简的方法。

第3章，逻辑门电路。大纲计划4学时，熟悉CMOS反相器、CMOS邏辑门电路的结构；掌握典型的传输门、OD门、三态门的特点；了解逻辑门电路实际使用中的接口问题、驱动问题等。教学上注意对比数电与模电的不同，强调器件的开关特性，引导学生认识到前两章所讲的逻辑关系、逻辑电路是如何利用实实在在的器件构建起来的。通过本章的学习，主要解决了抽象的逻辑关系与具体的物理器件的对应关系问题。

第4章，组合逻辑电路。大纲计划6学时，认识组合逻辑电路结构及其特点；掌握组合逻辑电路分析和设计的思维方式和步骤；掌握编码器、译码器、多路选择器的逻辑关系及其应用；熟悉数值比较器、加法器的功能及其扩展。教学上要特别注意引导学生建立起正确的组合逻辑电路分析和设计的思维方式，通过尽量简单的例题来反映这种思维方式，通过简单的练习来训练这种思维方式。

第5章，锁存器和触发器。大纲计划8学时，认识时序逻辑电路结构及其特点；认识双稳态电路的结构与特点；掌握SR锁存器、D锁存器、D触发器、JK触发器的特性方程、功能表，正确分析波形。教学上要注意突出重点，总结电路特性，要以轻松的方式引导学生分析电路波形，对容易出现错误的地方，运用对比的方式突出出来，鼓励学生多对电路进行分析，学会用Proteus仿真来验证分析结果。通过本章的学习，主要解决了锁存器、触发器电路的分析问题，让学生开始体会到了控制信号，特别是时钟信号对电路的作用，开始感觉到电路会“动起来”的样子。

第6章，时序逻辑电路。大纲计划8学时，系统的认识时序逻辑电路的模型和分类；掌握同步时序逻辑电路的分析和设计方法；理解异步时序逻辑电路的分析、设计方法；掌握寄存器、计数器的原理及其应用设计。教学上要注意引导学生在同步时序电路分析和设计时的思维方式，养成正确的步骤习惯，要严谨、细心。通过本章的学习，主要解决了时序逻辑电路的分析、设计问题，相比前面的内容，电路分析、设计相对更为复杂，使学生在问题的分析、解决能力上得到进一步的训练和提高。

第7章，存储器。大纲计划4学时，认识半导体存储器的分类；认识RAM、ROM的结构原理，理解存储器的扩展。通过本章的学习，主要解决了存储器的结构认识问题，体现了组合电路和记忆单元的功能结合，为后续微机原理、单片机课程的学习打下基础。

第8章，脉冲波形的变换与产生。大纲计划6学时，掌握单稳触发器、施密特触发器、多谐振荡器的电路原理及分析；掌握555定时器的应用。教学上要注意引导学生对分析方法的掌握，不刻意记忆电路，培养电路分析能力，正确分析波形。通过本章的学习，主要解决了时序电路中，时钟信号的发生，时钟信号的整形、延迟控制和抗干扰的措施问题。

第9章，数模与模数转换器。大纲计划4学时，掌握D/A转换器的基本原理及性能指标；掌握A/D转换器的基本原理及性能指标。从实际应用角度，考虑到D/A、A/D功能都由集成电路实现，因此教学上，对于原理部分做简单介绍，突出器件的指标参数、接口方式及其应用的讲解。通过本章的学习，主要解决了模拟信号与数字信号的变换问题，为电子电路系统化、智能化提供条件。

课程理论教学中间，安排了四个实验项目，结合授课过程中的仿真教学，使学生能及时将电路原理与电路实践结合起来加以验证，实现理论与实践的有机结合，以利于对数字电子技术概念、技能的掌握，后续专业课的学习和今后工作打好基础。

参考文献：

[1]康华光.电子技术基础数字部分（第六版）[M].北京：高等教育出版社，2014.

[2]王芹.《电路》课程的教学思考与改革[J].考试周刊，2017（7）.

[3]赵长君.AutoCAD的学习方法和技巧[J].考试周刊，2017（5）.

作者简介：章彧，江西省南昌市，南昌工程学院机械与电气工程学院。