高职《数字电子技术》课程教学重点内容的探讨

潘爱民

摘 要：数字电子技术是电信、通信、自动控制、计算机、电气工程等专业开设的必修课，课程的主要内容是：数字逻辑电路的基础知识数字电路（组合电路和时序电路）的分析和设计方法，所以如何上好《数字电子技术》这门课，这门课程的教学重点内容是什么，是上课教师课前备课的重点，也是值得数字电子教师讨论和研究的问题。

关键词：数字电子技术; 课程特点; 内容分类

中图分类号：G712        文献标识码：A        文章编号：1006-3315（2021）7-137-002

一、前言

数字化是现代生活的主旋律，数字电子技术已成为一门发展最快，应用最广的学科和实用技術，它深入到生产、生活的每个角落，对现代科学、工业、农业、医学、社会和人类文明的发展产生了越来越深刻的影响。随着我国电子信息行业的快速发展，各种各类的电子产品层出不穷，而且功能越来越多，用途不断扩展，许多职业岗位对就业人员的数字电子技术与技能提出新的要求，因此，高等职业院校相关专业的学生都要认真学好这门课程，所以如何上好《数字电子技术》这门课，这门课程的教学重点是什么，是上课教师课前备课的重点，也是值得数字电子教师讨论和研究的问题，本文是个人通过多次授课，得出对这门课程的教学重点和应该让学生掌握的教学内容的看法。

二、高职学生职业能力的要求

根据高职教育具有“职业性”和“高等性”的特点，所以学习数字电子技术对高职高专学生应该着重职业能力的培养，也就是要让学生学会数字集成芯片识别，功能表读解，数字电路的分析设计、制作与调试。

三、数字电子电路的分类及其特点

只有理解数字电子电路的分类和特点，才能抓住教学点，才能上好数字电子技术课，这门课程的分类和特点如下：

1.数字电路的分类：（1）按电路的组成结构分，有分立元件数字电路和集成数字电路;（2）按电路所用开关器件的种类分，有双极性电路和单极性电路;（3）按电路的记忆功能分，有组合逻辑电路和时序逻辑电路。

2.数字信号的特点为：数字电路传输的是数字信号，而数字信号仅用“1”和“0”表示，但“1”和“0”只是表示两种互相对立的状态，如：电路通、断;电平的高、低;信号的有、无等等，没有数字含义，不具有数量大小的意义。

3.数字电路的特点：（1）数字电路的基本单元简单、集成化，所以数字电路又是集成电路。（2）数字电路不仅能够完成算术运算（加、减、乘、除），还能完成逻辑运算（与、或、非），所以数字电路又称为逻辑电路。

4.数字电路讨论分析的内容：一是对已有的数字电路分析其逻辑功能叫作逻辑分析;二是按逻辑功能要求设计数字电路，称为逻辑设计;也可以按电路的性质分为：对组合逻辑电路进行分析和设计;和对时序逻辑电路进行分析和设计。

5.数字电路的基本元件：组成数字电路的基本元件为逻辑门和触发器。

6.数字电路的基本分析工具：为逻辑代数和卡诺图。

四、数字电子技术课程的具体内容

数字电子技术这门课程的主要要求是：让学生学会分析电路的逻辑功能和设计电路来实现逻辑功能，所以要从逻辑电路的组成、逻辑电路的性质来讨论，具体的学习内容为：

1.基础知识

（1）数制

数字电路只识别“1”和“0”组成的代码，也就是用二进制来表示输入信号，所以数制的定义和数制的转换及码制是这门课的基础知识，必须要让学生理解。

（2）逻辑门元件

组合逻辑电路的基本单元是逻辑门元件，所以与门、或门、非门及常见的与非门、或非门、与或非门、异或门、同或门等元件的特性和功能要讲清楚，还有特殊的传输门、OC门、OD门、三态门的功能特性和应用也是基础知识。

（3）触发器

在数字系统中不但需要对“1”“0”信息进行传输和运算，还需要将信息和运算结果保存起来，能存储二进制信息，具有记忆功能的就是触发器，触发器是组成时序逻辑电路的单元电路（元件），它与门电路相配合，可以组成各种类型的时序逻辑电路。所以各类触发器的工作原理、特点、转换等都要详细讲解。而且逻辑门、触发器元件都已经集成化了，对集成芯片的识别、功能、应用等都是重点知识。

（4）逻辑函数的化简

逻辑函数确定后，其真值表是唯一的，但其表达式有多种形式，逻辑函数表达式越简单，分析和设计就越容易，当列出复杂的逻辑函数表达式时，就要先对逻辑函数进行化简，所以必须掌握逻辑函数的化简方法（公式法、卡诺图法）。

2.组合逻辑电路的分析和应用

在组合逻辑电路中，信号的传递是单向的，任一时刻的输出状态仅取决于该时刻输入变量组合，电路比较简单，从简单电路开始学习。

（1）组合逻辑电路的分析

组合逻辑电路的分析就是根据给出的逻辑电路图，从输入到输出，逐级写出每一级输出和输入变量的逻辑函数式，然后把变量逐级代入便可得到最终输出的逻辑函数表述式，根据最终的逻辑函数确定出电路的逻辑功能。

具体的步骤为：根据逻辑电路图→写出输出变量对应输入变量的逻辑函数表达式→用公式法或卡诺图化简→得出简单的逻辑函数式→根据逻辑函数式列出真值表→根据真值表确定其逻辑功能，分析出该电路的逻辑功能。只要多分析几个电路图，学生都能理解。

（2）组合逻辑电路的设计

根据所要求的逻辑功能，设定输入、输出变量的要求，对输入、输出变量进行逻辑赋值，列出满足要求的真值表→由真值表写出逻辑函数的表达式→把逻辑函数式化简或变换→根据化简后（或变换后）的函数式画出逻辑图，即设计出满足逻辑功能的电路。

（3）组合逻辑电路的应用

在数字系统中，编码器、译码器、显示器、加法器等都是属于组合逻辑电路，一定要让学生设计制作。

五、时序逻辑电路的分析和应用

时序逻辑电路的特点是在任何时刻电路的输出不仅与该时刻电路的输入有关，还与电路过去的状态有关，所以时序逻辑电路由组合逻辑电路和存储电路（触发器构成）两部分组成，电路中还要有反馈回路，把存储电路的输出（过去的状态），反馈到输入端，与输入信号一起共同决定逻辑电路的输出，可见描述时序电路的逻辑功能用输出方程，状态方程和驱动方程来表示，输出方程表示时序逻辑电路的逻辑功能，状态方程表示存储电路的输出（电路过去的状态），驱动方程表示的是存储电路（触发器）的输入关系。

1.时序逻辑电路的分析

时序电路逻辑分析过程比较复杂，需根据已知电路，采用求解相关方程、求真值表、画状态图和时序图等方法才能找出电路中触发器（存储电路）输出和电路输出变量的变化规律，确定出时序逻辑电路的功能。

具体步骤如下：

（1）写出相关方程式：时钟方程：控制各个触发器的时钟信号表述式;驱动方程：各个触发器输入信号的逻辑表述式;输出方程：时序逻辑电路的输出表述式。

（2）求出各个触发器的状态方程

將时钟方程和驱动方程代入相应触发器的特征方程式中，求出触发器的状态方程。

（3）求出对应状态值

将电路输入信号和触发器现态的所有取值组合代入相应的状态方程，求得相应触发器的次态和输出，以表格形式列出状态表→根据状态表画状态图（状态图为反映时序电路状态转换规律及相应输入、输出信号取值情况的几何图形）→根据状态图画时序图（时序图为反映输入、输出信号及各触发器状态的取值在时间上对应关系的波形图，画时序图时，应在CP触发沿到来时更新状态）。

根据状态表、状态图、时序图进行分析，就可确定出时序逻辑电路的逻辑功能。

2.时序逻辑电路的应用

寄存器是用来暂时存放数据、指令等数字信号的时序逻辑器件，具有存储和移位功能;计数器能累计输入脉冲的个数，按计数体制分为二进制计数器、十进制计数器和N进制计数器，也是时序逻辑常用器件，所以计数器、数字显示器等的制作都是时序逻辑电路的应用，一定要让学生掌握理解。

3.脉冲电路的产生与变换

在数字电路系统中，需要有脉冲信号才能工作，获得脉冲信号的方法主要有多谐振荡器直接产生或通过脉冲整形电路变换得到，555定时器是构成多谐振荡器和整形电路的集成电路，所以555定时器的工作原理和应用是教学重点内容，最后电子系统中数字量与模拟量的相互转换也要学生了解。

只要按上面的内容结构、思路讲解，让学生理解数字电子技术的基础知识，数字电路的基本分析与设计方法，然后让学生从简单到复杂、由部分到整体的进行电路设计、制作与调试，学生就掌握了数字电子技术的技能，为后面专业课程准备必要的知识，也能为毕业以后从事数字电子技术有关实际工作奠定必要的基础。

参考文献：

[1]屈东坡.浅谈高职数字电子技术课程的教学改革，论文下载中心

[2]秦雯.数字电子技术，清华大学出版社，2012.1

[3]王苹.数字电子技术及应用（第2版），清华大学出版社，2016.8